Uma turbina a vapor é uma máquina que converte a energia térmica do vapor em energia mecânica.
Ao longo da história, a turbina a vapor prevaleceu completamente sobre o motor a vapor, graças à sua melhor eficiência térmica e melhor relação potência/peso.
Uma forma de classificar os diferentes tipos de turbinas é de acordo com seu grau de reação:
Turbinas de ação: A expansão é realizada nas pás fixas.
Turbinas de reação: A expansão pode ser realizada tanto nas pás fixas quanto nas pás móveis.
As turbinas a vapor geralmente funcionam em circuito fechado. A entrada de vapor é regulada pelas válvulas de entrada. Na saída da turbina, geralmente existe um condensador de vapor.
Como funciona uma turbina a vapor?
Uma turbina a vapor transforma a energia interna do vapor em energia cinética. Este processo é feito da seguinte forma:
Geração de Vapor: Um gerador de vapor é usado para aquecer água a vapor em alta pressão e temperatura. No caso de uma usina nuclear, ela é obtida por meio de uma reação de energia nuclear.
O vapor gerado é direcionado para a turbina a vapor através de um tubo de alta pressão.
O fluxo de vapor entra no estator, que é a carcaça da turbina. O estator é dividido em seções por meio de guias fixas chamadas lâminas. Essas pás fazem com que o vapor entre na roda da turbina na direção correta.
A roda ou rotor da turbina possui uma série de pás em sua circunferência. Quando o vapor entra em contato com essas pás, o vapor empurra as pás do rotor, fazendo com que a roda comece a girar.
Geração de energia mecânica: O rotor está conectado a um eixo que transmite energia mecânica para o maquinário que se destina a funcionar, como um gerador elétrico. Desta forma, o vapor é transformado em energia mecânica.
Descarga de Vapor: Depois que o vapor passa pela turbina, ele é direcionado para um condensador onde é condensado novamente em água. A água é então recirculada de volta para o gerador de vapor para ser aquecida novamente para reiniciar o ciclo.
Partes de uma turbina a vapor
As partes principais de um conjunto de turbina a vapor são:
Carcaça: É a estrutura externa da turbina que contém todas as partes internas.
Casing Blades: São as pás estacionárias que são montadas no invólucro e direcionam o fluxo de vapor através da turbina.
Rotor: É a parte central da turbina que está ligada a um eixo e gira em alta velocidade.
Pás do rotor: São as pás móveis que são montadas no rotor e se movem com ele. Essas lâminas convertem a energia térmica do vapor em energia cinética, direcionando o fluxo de vapor na direção correta.
Eixo: É o componente que conecta o rotor a outros dispositivos mecânicos, como um gerador elétrico.
Caixa de engrenagens: É usado para ajustar a velocidade do rotor para adaptá-lo às necessidades do gerador elétrico.
Shell Seals: São dispositivos que impedem o vazamento de vapor através do casco e mantêm a pressão do vapor dentro do casco.
Sistema de lubrificação: É necessário manter os componentes móveis da turbina funcionando sem problemas e reduzir o atrito e o desgaste.
Sistema de controle: É o conjunto de componentes que controlam a velocidade e a potência da turbina com base na demanda de energia elétrica.
Aplicações de Turbinas a Vapor
Existem diferentes usos de turbinas, dependendo de como você deseja usar a energia do vapor. Alguns exemplos de aplicações que utilizam turbinas a vapor são:
1. Usinas termelétricas e geração de eletricidade
As turbinas a vapor podem ser utilizadas para produzir eletricidade, acopladas a geradores, muitas vezes sem a necessidade de caixas de engrenagens. Alguns exemplos são usinas de energia nuclear, usinas de carvão e algumas usinas de energia solar térmica.
2. Processos industriais
Outro campo em que as turbinas a vapor são usadas é em plantas como refinarias, fábricas de papel e outras plantas onde são necessários altos níveis de vapor de processo.
3. Turbinas a vapor para transporte
As turbinas a vapor também são usadas como motores marítimos em navios, onde as dimensões limitadas são uma vantagem. Locomotivas de turbina a vapor propulsoras também foram construídas, mas sua difusão foi muito limitada.
