https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/api.php?action=feedcontributions&feedformat=atom&user=Carolina+Curado 2026-05-01T11:53:25Z Contribuições do utilizador MediaWiki 1.35.8 https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=483 2017-04-28T12:54:14Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: [https://www.youtube.com/watch?v=zcWkEKNvqCA&amp;feature=youtu.be Vídeo de funcionamento] <br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt;\begin{align}<br /> r_{c}={ P_{2} \over P_{1} }\\<br /> <br /> t={ T_{s} \over T_{1} }<br /> \end{align}&lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt;\begin{align}<br /> w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}\\<br /> <br /> <br /> η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{(k-1)\over k}}\\<br /> <br /> <br /> k={c_{po}\over c_{vo}}<br /> \end{align}&lt;/math&gt;<br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - [https://www.youtube.com/watch?v=zcWkEKNvqCA&amp;feature=youtu.be Vídeo de funcionamento da turbina a Gás.]</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=482 2017-04-28T12:51:01Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: [https://www.youtube.com/watch?v=zcWkEKNvqCA&amp;feature=youtu.be Vídeo de funcionamento] <br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt;\begin{align}<br /> r_{c}={ P_{2} \over P_{1} }\\<br /> <br /> t={ T_{s} \over T_{1} }<br /> \end{align}&lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt;\begin{align}<br /> w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}\\<br /> <br /> <br /> η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{(k-1)\over k}}\\<br /> <br /> <br /> k={c_{po}\over c_{vo}}<br /> \end{align}&lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - [https://www.youtube.com/watch?v=zcWkEKNvqCA&amp;feature=youtu.be Vídeo de funcionamento da turbina a Gás.]</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=481 2017-04-28T12:46:15Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: [https://www.youtube.com/watch?v=zcWkEKNvqCA&amp;feature=youtu.be Vídeo de funcionamento] <br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt;\begin{align} r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } <br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;t={ T_{s} \over T_{1} }&lt;/center&gt; \end{align}&lt;\math&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{(k-1)\over k}}&lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - [https://www.youtube.com/watch?v=zcWkEKNvqCA&amp;feature=youtu.be Vídeo de funcionamento da turbina a Gás.]</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=437 2017-04-27T23:23:56Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: [https://www.youtube.com/watch?v=zcWkEKNvqCA&amp;feature=youtu.be Vídeo de funcionamento] <br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt; <br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{(k-1)\over k}}&lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - [https://www.youtube.com/watch?v=zcWkEKNvqCA&amp;feature=youtu.be Vídeo de funcionamento da turbina a Gás.]</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=436 2017-04-27T23:23:37Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: [https://www.youtube.com/watch?v=zcWkEKNvqCA&amp;feature=youtu.be Vídeo de funcionamento] <br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt; <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{(k-1)\over k}}&lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - [https://www.youtube.com/watch?v=zcWkEKNvqCA&amp;feature=youtu.be Vídeo de funcionamento da turbina a Gás.]</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=434 2017-04-27T23:19:06Z

<p>Carolina Curado: /* Definição e Funcionamento da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: [https://www.youtube.com/watch?v=zcWkEKNvqCA&amp;feature=youtu.be Vídeo de funcionamento] <br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt; <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{k-1\over k}}&lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - [https://www.youtube.com/watch?v=zcWkEKNvqCA&amp;feature=youtu.be Vídeo de funcionamento da turbina a Gás.]</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=433 2017-04-27T23:16:50Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt; <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{k-1\over k}}&lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=432 2017-04-27T23:16:36Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt; <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt; &lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{k-1\over k}}&lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=430 2017-04-27T23:16:14Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt; (1)<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt; &lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{k-1\over k}}&lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;nowiki&gt;&lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;&lt;/nowiki&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=428 2017-04-27T23:15:33Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{k-1\over k}}&lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=427 2017-04-27T23:15:20Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{k-1\over k}}&lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=426 2017-04-27T23:15:11Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{k-1\over k}}&lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=425 2017-04-27T23:14:46Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;&lt;/center&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{k-1\over k}}&lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=423 2017-04-27T23:14:04Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{k-1\over k}}&lt;/math&gt;<br /> <br /> &lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=422 2017-04-27T23:13:50Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{k-1\over k}}&lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=421 2017-04-27T23:12:59Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; η_{t}= 1-{1\over r_{c}^{k-1\over k}&lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=419 2017-04-27T23:11:45Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; η_{t}= 1-(t-{1\over r_{c}^{(k-1)\over k})&lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo}} &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=418 2017-04-27T23:11:14Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; η_{t}= 1-(t-{1\over r_{c}^{(k-1)\over k})&lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; k={c_{po}\over c_{vo} &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=417 2017-04-27T23:10:47Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; η_{t}= 1-(t-{1\over r_{c}^{(k-1)\over k})&lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; k={c_{po}\over c_vo} &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=412 2017-04-27T23:08:29Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k})*η_{t}&lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=410 2017-04-27T23:06:51Z

<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k}) &lt;/math&gt;η<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=408 2017-04-27T23:05:50Z

<p>Carolina Curado: /* Projeto da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> &lt;math&gt; r_{c}={ P_{2} \over P_{1} } &lt;/math&gt;<br /> &lt;math&gt; t={ T_{s} \over T_{1} } &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> &lt;math&gt; w_{t}= (t-r_{c}^{(k-1)\over k}) &lt;/math&gt;<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=407 2017-04-27T23:05:07Z

<p>Carolina Curado: /* Referências */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

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<p>Carolina Curado: /* Referências */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;{{Https://youtu.be/zcWkEKNvqCA}}</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=405 2017-04-27T23:03:44Z

<p>Carolina Curado: /* Referências */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em doláres por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em dólares por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=404 2017-04-27T23:02:58Z

<p>Carolina Curado: /* Custos */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em dólares por kW.]<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços em doláres por output.]<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em $/kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em $ por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=403 2017-04-27T23:00:11Z

<p>Carolina Curado: /* Referências */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços por $/kW].<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços por $/ output].<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.]<br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em $/kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em $ por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=402 2017-04-27T22:58:32Z

<p>Carolina Curado: /* Referências */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços por $/kW].<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços por $/ output].<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em $ por kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em $ por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=401 2017-04-27T22:57:53Z

<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços por $/kW].<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços por $/ output].<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em $/kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em $ /output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=400 2017-04-27T22:56:03Z

<p>Carolina Curado: /* Referências */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços por $/kW].<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços por $/ output].<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em $/kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em $ por output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=399 2017-04-27T22:55:23Z

<p>Carolina Curado: /* Referências */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: Vídeo de funcionamento - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços por $/kW].<br /> <br /> [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços por $/ output].<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Catálogo GE.]<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [2] - [https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza- Tipos de turbinas a Gás.]<br /> <br /> [3] - [http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf Introdução de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [4] - [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s Turbinas a Gás - Wikipédia.]<br /> <br /> [5] - [http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf Máquinas Térmicas.]<br /> <br /> [6] - [http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf Escalonamento de máquinas de cogeração utilizando programação inteira mista.] <br /> <br /> [7] - [http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf Operação de uma Turbina a Gás.] <br /> <br /> [8] - [https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html Modelos de Turbinas a Gás.] <br /> <br /> [9] - [http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm Preços consoante o modelo da Turbina em $/kW.] <br /> <br /> [10] - [http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm Preços consoante o modelo em $/ output.] <br /> <br /> [11] - Vídeo de funcionamento da turbina a Gás. - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=397 2017-04-27T22:37:59Z

<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt; |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> [[Ficheiro:Figura 2 - Exemplos de turbinas- turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. -8-.png|centro|commoldura|Figura 2 - Exemplos de turbinas: turbina aeroderivativa e turbina high-industry, respectivamente. &lt;sup&gt;[https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html &lt;nowiki&gt;[8]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;<br /> &lt;references /&gt;]]<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> [[Ficheiro:Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo- (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. -1-.jpg|centro|miniaturadaimagem|Figura 3 - Diagramas que representam o ciclo de Brayton, sendo: (a) temperatura em função da entripia, (b) pressão em função do volume. &lt;sup&gt;[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php &lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|400x400px]]<br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> Preços por $/kW: &lt;nowiki&gt;http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> Preços por $/output: &lt;nowiki&gt;http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> &lt;nowiki&gt;https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> [[Ficheiro:Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.-3-.png|334x334px|Figura 4 - Representação da temperatura, pressão e velocidade axial ao longo do equipamento.&lt;sup&gt;[http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf &lt;nowiki&gt;[3]&lt;/nowiki&gt;]&lt;/sup&gt;|centro|miniaturadaimagem]]<br /> <br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - &lt;nowiki&gt;http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> &#039;&#039;&#039;[2] - &lt;nowiki&gt;https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza-&lt;/nowiki&gt;&#039;&#039;&#039;<br /> <br /> [3] - &lt;nowiki&gt;http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [4] - &lt;nowiki&gt;https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [5] - &lt;nowiki&gt;http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [6] - &lt;nowiki&gt;http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [7] - &lt;nowiki&gt;http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf&lt;/nowiki&gt; <br /> <br /> [8] - &lt;nowiki&gt;https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [9] - &lt;nowiki&gt;http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [10] - &lt;nowiki&gt;http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [11] - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=389 2017-04-27T22:16:57Z

<p>Carolina Curado: /* Definição e Funcionamento da Turbina a Gás */</p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma câmara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.[[Ficheiro:Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás..jpg|miniaturadaimagem|[http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php Figura 1 - Representação esquemática de uma turbina a gás. &lt;sup&gt;&lt;nowiki&gt;[1]&lt;/nowiki&gt;&lt;/sup&gt;] |centro|500x500px]]O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> <br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> Preços por $/kW: &lt;nowiki&gt;http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> Preços por $/output: &lt;nowiki&gt;http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> &lt;nowiki&gt;https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - &lt;nowiki&gt;http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> &#039;&#039;&#039;[2] - &lt;nowiki&gt;https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza-&lt;/nowiki&gt;&#039;&#039;&#039;<br /> <br /> [3] - &lt;nowiki&gt;http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [4] - &lt;nowiki&gt;https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [5] - &lt;nowiki&gt;http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [6] - &lt;nowiki&gt;http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [7] - &lt;nowiki&gt;http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf&lt;/nowiki&gt; <br /> <br /> [8] - &lt;nowiki&gt;https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [9] - &lt;nowiki&gt;http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [10] - &lt;nowiki&gt;http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [11] - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_a_g%C3%A1s&diff=386 2017-04-27T22:00:42Z

<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>== Definição e Funcionamento da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são equipamentos considerados máquinas térmicas, que transformam a energia potencial termodinâmica presente nos gases da combustão, que ocorre no interior da mesma, em energia mecânica, energia esta que pode ser reaproveitada em qualquer outro processo. O termo gás diz respeito ao fluido de trabalho da turbina, que vai ser a mistura de gases resultantes da combustão.<br /> <br /> Este equipamento é constituído por três partes: um compressor, uma camara de combustão e uma turbina. Estas partes vão funcionar em ciclo aberto, pois o fluido de trabalho, o ar, é recebida à pressão atmosférica e os gases de escape, após passarem pela turbina, são libertados de novo na atmosfera, sem que retornem ao equipamento.<br /> <br /> O compressor vai comprimir o ar atmosférico até à camara de combustão, utilizando para isso parte do trabalho mecânico realizado pela turbina. Nesta fase há o aumento da pressão e temperatura do fluido. <br /> <br /> O combustível que vai ser queimado na câmara de combustão vai aumentar a temperatura dos gases, e estes quando aquecidos entram na turbina e expandem-se, realizando assim trabalho mecânico, que vai acionar o compressor. O combustível pode ser gasoso, como gás natural, gás liquefeito de petróleo (GPL), gás de síntese, ou então líquido, como querosene, óleo diesel ou até outros óleos mais pesados.<br /> <br /> Os gases de saída, como já foi referido, são libertados na atmosfera, o que vai fazer com que os mesmos reduzam a sua temperatura.<br /> <br /> Explicação do funcionamento da turbina de gás em vídeo: &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Ciclo simples e ciclo combinado ==<br /> Ciclo simples - o objetivo da instalação do equipamento gerador é a recuperação térmica.<br /> <br /> Ciclo combinado - combinação de um sistema com turbinas a gás e um sistema com turbinas a vapor, onde os gases provenientes da turbina a gás, que advém da queima, podem ser utilizados numa queima suplementar através de uma caldeira de recuperação, pois ainda têm energia. Este ciclo tem vantagens a nível do aumento da eficiência, flexibilidade da produção de energia elétrica e ainda a redução de custos de funcionamento. O ciclo combinado não se trata de um processo de cogeração.<br /> <br /> == Classificação/Aplicações industriais da Turbina a Gás ==<br /> As turbinas a gás são classificadas de acordo com a sua aplicação (aeroderivativas ou industrais), o projeto da câmara de combustão (tipo silo, anelar ou tubo anelar) e o respetivo número de eixos (eixo único ou multi-eixo).<br /> <br /> As turbinas aeroderivativas, que são concebidas para fins aeronáuticos, produzem energia elétrica. Estas apresentam alta fiabilidade e alta potência, bem como uma maior versatilidade de operação, e o seu arranque não é um passo critico, comparando com outras turbinas a gás. Já as turbinas a gás industriais, concebidas, também, para a produção de eletricidade, são de elevada dimensão e com grande peso, requerendo a sua manutenção no local e de forma menos frequente.<br /> <br /> Nas turbinas a gás em que a câmara de combustão é do tipo silo, estas apresentam a câmara na parte superior da turbina. Quando a câmara de combustão é anelar, esta é orientada axialmente em um cilindro montado em torno do eixo, com apenas um tubo de chama única, e normalmente empregues em turbinas aeroderivativas. No caso da câmara de combustão de tubo anelar, o design consiste numa série de tubos ao redor do eixo, distribuídos uniformemente, apresentando uma resistência estrutural melhor do que a do tipo anelar, mas com menores rendimentos.<br /> <br /> Quando se fala do tipo de eixo, quando o eixo é único, o compressor, a turbina e o gerador de expansão giram em solidariedade com um único eixo de rotação, normalmente empregue em grandes turbinas de produção de energia elétrica. Por outro lado, quando temos o tipo de multi-eixo, a turbina divide-se em duas secções, a primeira turbina ou de alta pressão, está ligada ao compressor axial que lhe fornece a energia necessária para o seu funcionamento. A segunda secção partilha o eixo com o gerador, aproveitando a energia transmitida na produção de electricidade. Esta tecnologia é utilizada em turbinas aeroderivativas e de pequena potência, e oferece um melhor desempenho contra as variações de carga.<br /> <br /> Para além das aplicações referidas, aeronáutica e industrial, estas podem também ser empregues em autocarros, helicópteros, comboios, tanques de guerra, bombas e compressores (externos ao ciclo da turbina).<br /> <br /> == Ciclo termodinâmico de uma turbina a Gás ==<br /> Considerando a turbina a gás uma maquina térmica ideal, o ciclo termodinâmico que ocorre é denominado de ciclo de Brayton, onde é necessário ter em conta algumas considerações:<br /> <br /> *  O fluido de trabalho é um gás perfeito e que apresenta um calor específico e composição contantes;<br /> <br /> *  Os processos de compressão e expansão são reversíveis, isotrópicos e adiabáticos;<br /> <br /> *  As parcelas de energia cinética são desprezíveis;<br /> <br /> *  Não existem perdas de pressão;<br /> <br /> *  O fluxo de massa é constante em todo o ciclo;<br /> <br /> *  O processo de combustão é representado por um processo de transferência de calor a partir de uma fonte quente;<br /> <br /> *  O ciclo é completado pela transferência de calor para o meio ambiente;<br /> <br /> *  Todos os processos são reversíveis.<br /> <br /> Estes diagramas descrevem os quatro estágios presentes no ciclo, começando com uma compressão isotrópica e adiabática, com um aumento de temperatura, e, consequentemente, um aumento de entalpia (1-2), seguida de uma adição de calor, a uma pressão constante (2-3), depois uma expansão, sem variação de entropia, onde vai ser gerada potência mecânica, através do trabalho exercido sobre as palhetas, reduzindo a pressão e a temperatura(3-4) e, por fim, uma retirada de calor, sendo que esta etapa não ocorre fisicamente, é representada pela transferência de calor do fluido para o ambiente (4-1). <br /> <br /> A potência que vai ser extraída através do eixo da turbina vai ser usada para acionar o compressor, bem como para outros equipamentos.<br /> <br /> == Projeto da Turbina a Gás ==<br /> O projeto de uma turbina a Gás apresenta dois parâmetros, a taxa de compressão, r&lt;sub&gt;c&lt;/sub&gt;, e o coeficiente de temperatura, t. Dados por:<br /> <br /> Onde temos que a taxa de compressão é a relação entre a pressão de saída e a de entrada do compressor, e o coeficiente de temperatura é a relação entre a temperatura na saída da camara de combustão e a do ar de entrada no compressor, em Kelvin.<br /> <br /> O rendimento térmico (equação 4) e o trabalho específico (equação 3) do ciclo de Brayton são dados pelas equações abaixo:<br /> <br /> Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.Onde,  é o calor especifico a pressão constante e  é o calor específico a volume constante. Para o desenvolvimento das expressões foi tido em conta que o calor específico é constante e considerando um gás ideal.<br /> <br /> == Medidas de segurança e controlo do equipamento ==<br /> São vários os sistemas que estão conectados à turbina para que seja possível o seu funcionamento e ainda, que este seja feito de forma segura e controlada:<br /> <br /> *  sistema hidráulico de partida<br /> <br /> *  sistema de gás combustível<br /> <br /> *  sistema de injeção de água<br /> <br /> *  sistema de fogo e gás<br /> <br /> *  sistema de combate de incêndios<br /> <br /> *  sistema de lavagem do compressor<br /> <br /> *  sistema de vibração<br /> <br /> *  sistema de controle<br /> <br /> == Vantagens ==<br /> Em termos de vantagens, as turbinas a gás apresentam um fluxo contínuo, a ausência de movimento alternativo (máquina rotativa e menos problemas de balanceamento), a confiabilidade elevada, o facto de ser compacta e leve para a elevada potência que produz, bem como o facto de se poder usar diversos tipos de combustível.<br /> <br /> Apresentam manutenção simples, com pouco tempo de paragem, são equipamentos de baixa poluição ambiental e com um arranque rápido de funcionamento.<br /> <br /> == Desvantagens ==<br /> Como desvantagens, as turbinas a gás exibem a tendência de temperaturas elevadas, devido ao fluxo contínuo, sendo necessário o resfriamento, e ainda apresenta transientes muito lentos, com elevada inércia.<br /> <br /> Ainda acarreta vários problemas mecânicos, apresentando por isso, um tempo de vida útil curto.<br /> <br /> == Custos ==<br /> Ficam aqui alguns links como exemplo dos preços de turbinas a gás.<br /> <br /> Preços por $/kW: &lt;nowiki&gt;http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> Preços por $/output: &lt;nowiki&gt;http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Eficiência ==<br /> A título de exemplo, apresentamos o catálogo da GE uma vez que a eficiência dependerá do tipo de equipamento e ciclo usado.<br /> <br /> Este catálogo também inclui emissões e condições de operação. <br /> <br /> &lt;nowiki&gt;https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> == Características e condições de operação ==<br /> Condições ISO:<br /> <br /> *  Temperatura – 15ºC<br /> <br /> *  Pressão – 1 atm<br /> <br /> *  Humidade do ar – 60%<br /> <br /> == Referências ==<br /> [1] - &lt;nowiki&gt;http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turbina_gas.php&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> &#039;&#039;&#039;[2] - &lt;nowiki&gt;https://www.linkedin.com/pulse/tipos-de-turbinas-g%C3%A1s-sandro-r%C3%A9gis-lemes-de-souza-&lt;/nowiki&gt;&#039;&#039;&#039;<br /> <br /> [3] - &lt;nowiki&gt;http://www.fem.unicamp.br/~franklin/ES672/pdf/turbina_gas.pdf&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [4] - &lt;nowiki&gt;https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_a_g%C3%A1s&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [5] - &lt;nowiki&gt;http://www.madeira.ufpr.br/disciplinasalan/AT101-Aula10.pdf&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [6] - &lt;nowiki&gt;http://recipp.ipp.pt/bitstream/10400.22/8103/1/DM_FabioOliveira_2015_MEEC.pdf&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [7] - &lt;nowiki&gt;http://ead2.ctgas.com.br/a_rquivos/Termoeletrica/TURBINAS_GAS_PARTE_II_ISAIAS/Turbina_a_gas_Isaias_I_Operacao.pdf&lt;/nowiki&gt; <br /> <br /> [8] - &lt;nowiki&gt;https://powergen.gepower.com/products/aeroderivative-gas-turbines/lm2500-gas-turbine-family.html&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [9] - &lt;nowiki&gt;http://www.gas-turbines.com/trader/kwprice.htm&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [10] - &lt;nowiki&gt;http://www.gas-turbines.com/trader/outprice.htm&lt;/nowiki&gt;<br /> <br /> [11] - &lt;nowiki&gt;https://youtu.be/zcWkEKNvqCA&lt;/nowiki&gt;</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_hidr%C3%A1ulicas&diff=281 2017-04-27T11:13:39Z

<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_hidr%C3%A1ulicas&diff=280 2017-04-27T11:13:08Z

<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

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<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

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<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

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<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> {{Https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A}}<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

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<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

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<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_hidr%C3%A1ulicas&diff=274 2017-04-27T11:00:33Z

<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

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<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

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<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

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<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

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<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

Carolina Curado https://wiki.eq.uc.pt/mediawiki/index.php?title=Turbinas_hidr%C3%A1ulicas&diff=269 2017-04-27T10:57:02Z

<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

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<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> &lt;center&gt;[[Ficheiro:Tabela2.png]]&lt;/center&gt;<br /> {| class=&quot;wikitable&quot;<br /> |+Tabela 1 - Classificação de Turbinas<br /> ! rowspan=&quot;2&quot; |&lt;center&gt;Tipo&lt;/center&gt;<br /> ! colspan=&quot;3&quot; |&lt;center&gt;Escoamento no rotor&lt;/center&gt;<br /> |-<br /> |&lt;center&gt;&#039;&#039;&#039;Radial&#039;&#039;&#039;&lt;/center&gt;<br /> |&#039;&#039;&#039;&lt;center&gt;Axial&lt;/center&gt;&#039;&#039;&#039;<br /> |&#039;&#039;&#039;&lt;center&gt;Mista&lt;/center&gt;&#039;&#039;&#039;<br /> |-<br /> |&#039;&#039;&#039;&lt;center&gt;Ação (ou impulsão)&lt;/center&gt;&#039;&#039;&#039;<br /> |&lt;center&gt;-&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;-&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;Pelton (tangencial)&lt;/center&gt;<br /> |-<br /> | rowspan=&quot;4&quot; |&lt;center&gt;&#039;&#039;&#039;Reação&#039;&#039;&#039;&lt;/center&gt;<br /> | rowspan=&quot;4&quot; |&lt;center&gt;Francis&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;Kaplan&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;-&lt;/center&gt;<br /> |-<br /> |&lt;center&gt;Bolbo&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;Francis (diagonal)&lt;/center&gt;<br /> |-<br /> |&lt;center&gt;Straflo&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;Dériaz (diagonal)&lt;/center&gt;<br /> |-<br /> |&lt;center&gt;Hélice&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;-&lt;/center&gt;<br /> |}<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

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<p>Carolina Curado: </p> <hr /> <div>Feito por:<br /> Carolina Curado &amp; Filipa Lopes - Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, 2016/2017<br /> <br /> ==O que são?==<br /> Turbinas hidráulicas são motores constituídos por hélices que permitem transformar energia hidráulica, proveniente da energia de pressão e cinética de um fluxo de água, em energia mecânica, proveniente da velocidade de rotação gerada.<br /> Este tipo de equipamentos não é recente, remetendo a sua origem à antiguidade romana (séc. III ou IV dC), tendo sido construídos com a intenção de acionar os moinhos utilizados na época e eram conhecidas como rodas-d’água. Posteriormente, adaptou-se a sua utilização para acionar diretamente máquinas nas fábricas até que passaram a ser utilizadas praticamente apenas para acionar geradores elétricos [1].<br /> <br /> ==Constituição e Princípios de Funcionamento==<br /> Faz-se circular a água presente num tanque situado a um nível mais elevado (com maior energia) para um mais baixo (de menor energia) passando por um conjunto de lâminas curvas, bocais ou injetores que transformam esta energia proveniente da água em movimento de um rotor, removendo energia e velocidade à água. <br /> Estas lâminas podem estar estáticas ou fixas no rotor, sendo ambas ajustáveis de forma a que se possa controlar o fluxo e potência gerada, de acordo com a velocidade de rotação. Por seu lado, o rotor é suportado axialmente por mancais de escora e contra-escora e radialmente por mancais de guia. <br /> A tubagem normalmente apresenta um diâmetro final superior ao inicial, de forma a promover a saída da água com uma menor velocidade [2].<br /> De modo a se compreender melhor o funcionamento de uma turbina, coloca-se como exemplo o de uma turbina do tipo Francis, apresentado no seguinte link:<br /> [https://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A Funcionamento da Turbina Francis]<br /> <br /> ==Classificação==<br /> As turbinas podem ser classificadas com base na direção do fluxo do fluido no rotor, dividindo-se assim em axiais, radiais e mistas, e com base na variação de pressão ocorrida, sendo de ação ou reação. Nas turbinas axiais o fluxo de água circula paralelamente ao eixo de rotação e nas radiais circula perpendicularmente ao eixo. As turbinas denominam-se de ação quando durante o escoamento não ocorrem variações de pressão, e de reação quando estas variações ocorrem, podendo a água apresentar, à saída, uma pressão igual, maior ou menor que a atmosférica[3]. De acordo com estas classificações surgem diferentes tipos de turbinas, apresentadas na Tabela 1.<br /> <br /> {| class=&quot;wikitable&quot;<br /> |+Tabela 1 - Classificação de Turbinas<br /> ! rowspan=&quot;2&quot; |&lt;center&gt;Tipo&lt;/center&gt;<br /> ! colspan=&quot;3&quot; |&lt;center&gt;Escoamento no rotor&lt;/center&gt;<br /> |-<br /> |&lt;center&gt;&#039;&#039;&#039;Radial&#039;&#039;&#039;&lt;/center&gt;<br /> |&#039;&#039;&#039;&lt;center&gt;Axial&lt;/center&gt;&#039;&#039;&#039;<br /> |&#039;&#039;&#039;&lt;center&gt;Mista&lt;/center&gt;&#039;&#039;&#039;<br /> |-<br /> |&#039;&#039;&#039;&lt;center&gt;Ação (ou impulsão)&lt;/center&gt;&#039;&#039;&#039;<br /> |&lt;center&gt;-&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;-&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;Pelton (tangencial)&lt;/center&gt;<br /> |-<br /> | rowspan=&quot;4&quot; |&lt;center&gt;&#039;&#039;&#039;Reação&#039;&#039;&#039;&lt;/center&gt;<br /> | rowspan=&quot;4&quot; |&lt;center&gt;Francis&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;Kaplan&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;-&lt;/center&gt;<br /> |-<br /> |&lt;center&gt;Bolbo&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;Francis (diagonal)&lt;/center&gt;<br /> |-<br /> |&lt;center&gt;Straflo&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;Dériaz (diagonal)&lt;/center&gt;<br /> |-<br /> |&lt;center&gt;Hélice&lt;/center&gt;<br /> |&lt;center&gt;-&lt;/center&gt;<br /> |}<br /> <br /> Para além dos modelos de turbinas apresentados na Tabela 1, também existem turbinas designadas de Michel-Banki-Ossberger e Turgo que são turbinas do tipo ação.<br /> Os modelos de turbinas mais conhecidos, mencionados na Tabela 1, são o Kaplan, Francis e Pelton.<br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem1.png|thumbnail|200px| [https://image.slidesharecdn.com/seminrioproduodeenerg-150528005951-lva1-app6892/95/seminrio-produo-de-energ-tipos-de-turbinas-kaplan-6-638.jpg?cb=1432774859 Figura 1 – Exemplo de uma Turbina Kaplan Vertical]]]<br /> ===Turbina Kaplan===<br /> A turbina do tipo Kaplan é em hélice de pás reguláveis. O ângulo de inclinação das pás é controlado por pistões hidráulicos, normalmente em conjunto com as palhetas de distribuição. Esta turbinas apresentam grandes rendimentos, para aplicações de baixas e médias quedas e grandes volumes de água. Para além disso, a sua carcaça pode estar disposta em formato tubular ou em caixa espiral [4].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem2.png|thumbnail|200px| [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Figura 2 – Exemplo de uma turbina de Francis]]]<br /> ===Turbina Francis===<br /> São turbinas, com a parede lateral formada por palhetas curvas, possuindo um rotor em forma de cilindro. Tem na sua estrutura, um pré-distribuidor e distribuidor, sendo o primeiro constituído por pás fixas e responsável por dar um ângulo de entrada para a água, aumentando então o rendimento. Já o distribuidor é um conjunto de pás móveis, que controla a quantidade de água a entrar no rotor, variando a potência gerada. Este tipo de turbinas, operam em quedas médias de até 600m e volume de água elevado [5].<br /> <br /> <br /> <br /> [[Ficheiro:Imagem3.png|thumbnail|200px| [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Figura 3 – Exemplo de uma turbina de Pelton]]]<br /> ===Turbina Pelton===<br /> É caraterizada por um rotor com pás em formato de conchas e por uma tubulação que alimenta vários injetores. Trabalham com velocidades de rotação mais altas que outros tipos. É projetado para operar em altas quedas (200m até 1100m) e baixos volumes de água [6].<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ==Escolha do Tipo de Turbina==<br /> Cada tipo de turbina tem as suas vantagens consoante as condições de operação, sendo sempre o objetivo principal a utilização do equipamento que apresentar a melhor eficiência para o local onde é instalada. <br /> Além disso, a escolha do tipo de turbina é ainda influenciada pela velocidade da turbina, isto é, pelo número de rotações por minuto do gerador acionado pela turbina.<br /> É ainda de notar que as turbinas podem ser montadas em posições diferentes, com o eixo na vertical, na horizontal ou ainda inclinada em relação à vertical de forma a satisfazer as exigências de potência gerada, nível da água e limitações de espaço. <br /> <br /> A eficiência de uma turbina é dada pela razão entre a potência mecânica conferida pela turbina e a potência existente no fluido, conferida pela energia hidráulica, dependendo de diversas variáveis:<br /> *Caudal<br /> *Perdas existentes<br /> *Potência da turbina<br /> *Fabricante <br /> *Eixo de montagem<br /> *Entre outras<br /> <br /> No entanto, as perdas hidráulicas e mecânicas são as principais causas para as baixas eficiências nestes equipamentos, sendo que se deve maximizar a eficiência de cada equipamento de acordo com as condições em que vai operar (caudal e perdas).<br /> As eficiências típicas em que uma turbina opera variam entre 85% e 95%, dependendo do caudal e das perdas existentes e são dadas por gráficos idênticos ao apresentado na Figura 4 [3].<br /> <br /> &lt;center&gt;&lt;/center&gt;[[Ficheiro:Imagem4.png|thumbnail|700px| [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Figura 4 – Curvas características para diferentes tipos de turbinas] |centro]]<br /> <br /> ==Vantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> As turbinas hidráulicas são consideradas uma fonte de energia renovável, ou seja, uma energia “limpa”, uma vez que estas não provocam nenhuma alteração na água. O seu projeto é efetuado para que durem por décadas, produzindo quantidades significativas de fornecimento de energia no mundo. Em Portugal cerca de 30% da energia gerada é através da energia hídrica [7].<br /> Quando se observa a quantidade de gases de estufa gerados por diversas fontes de eletricidade, verifica-se que a energia hidráulica emite cerca de 60 e 30 vezes menos que as que recorrem a carvão e gás natural, respetivamente. <br /> Para além disto a produção de energia hidráulica apresenta baixos custos. No que diz respeito à manutenção das turbinas, estas são projetadas para funcionar durante décadas com muita pouca manutenção dos seus elementos principais, sendo os intervalos de revisão espaçados por diversos anos, o que indica que não é necessário muito investimento para manter uma turbina hidráulica [8].<br /> <br /> ==Desvantagens da Utilização da Energia Hidráulica==<br /> Normalmente, encontra-se associado um elevado custo na implementação de sistemas que recorrem a energia hidráulica, uma vez que é necessário a realização de vários estudos prévios, de modo a evitar erros de projeção, que quando ocorrem podem originar grandes prejuízos.<br /> Para além disso, um problema encontrado na implementação de uma usina hidráulica é encontrar uma zona com as características geográficas adequadas, ou seja, que permitam um potencial energético grande. Isto nem sempre é fácil, uma vez que o potencial se relaciona com a altura da coluna de água no reservatório [8].<br /> <br /> <br /> ==Alguns Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas==<br /> Existem diversos fabricantes de turbinas hidráulicas, nomeadamente a Voith, a Hacker, a HISA, Watec-Hydro e.K., entre muitos outros que se podem encontrar no seguinte site:<br /> [http://www.industrystock.es/html/Turbinas%20hidr%C3%A1ulicas/product-result-es-42927-0.html Fabricantes de Turbinas Hidraúlicas]<br /> <br /> <br /> ==Referências==<br /> [1] [http://turmadegestaoambiental2012.blogspot.pt Energia Hidroelétrica]<br /> <br /> [2] [https://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidráulica Turbina Hidráulica - Wikipédia]<br /> <br /> [3] [http://www.antonioguilherme.web.br.com/Arquivos/turb_hidro.php Turbinas Hidráulicas]<br /> <br /> [4] [http://www.hacker.ind.br/produtos_turbinas_kaplan_turbinas.php Turbinas Hidráulicas do Tipo Kaplan]<br /> <br /> [5] [http://voith.com/br/produtos-e-servicos/energia-hidreletrica/turbinas/turbinas-francis-561.html Turbinas Hidráulicas do Tipo Francis]<br /> <br /> [6] [http://www.hisa.com.br/produtos/turbina-pelton Turbinas Hidráulicas do Tipo Pelton]<br /> <br /> [7] [http://www.jn.pt/economia/interior/mais-de-60-da-eletricidade-produzida-em-portugal-e-renovavel-4696041.html Energia Renovável Produzida em Portugal]<br /> <br /> [8] [http://portalpos.unioeste.br/media/File/energia_agricultura/Vantagens%20e%20desvantagens%20da%20energia%20hidr%C3%A1ulica.pdf Vantagens e Desvantagens da Energia Hidráulica]</div>

Carolina Curado