BACHARELADO EM ENGENHARIA QUMICAINSTALAES INDUSTRIAIS

VAPOR TIPOS, APLICAES E PROPRIEDADES.

Salvador2013

Juliana CostaAlex RodriguesErika Chagas

VAPOR TIPOS, APLICAES E PROPRIEDADES

Trabalho sobre vapor tipos, aplicaes e propriedades, apresentado disciplina Instalaes Industriais, ministrada pelo Prof. Srgio Brito, como parte integrante do processo avaliativo da unidade.

Salvador2013

INTRODUO

Vapor o gs formado quando a gua passa do estado lquido para o gasoso. A nvel molecular, isto ocorre quando as molculas de H20 conseguem se libertar das pontes (i.e. pontes de hidrognio) mantendo-se juntos. O vapor utilizado em uma vasta gama de indstrias. Aplicaes comuns para vapor so, por exemplo, processos aquecidos a vapor em usinas , fbricas e turbinas movidas a vapor em usinas de energia eltrica, mas os usos de vapor na indstria vo muito alm disso, neste trabalho abordaremos algumas relaes termodinmicas com o vapor, os tipos de vapor, algumas de suas tabelas e aplicaes.

PROPRIEDADES DAS SUBSTNCIAS PURAS As propriedades intensivas (densidade, entalpia, entropia e outras) das substncias puras relacionam-se entre si atravs das relaes PVT, chamadas de equaes de estado volumtricas. A relao PVT mais simples conhecida como Lei dos Gases Ideais (Equao 1) e se aplica aos gases de baixa densidade e que no apresentam interaes intermoleculares significativas, o que significa que sua aplicao somente para condies prximas das condies ambientais (presses baixas e baixas temperaturas). (Equao 1)Onde:

O conhecimento das propriedades de uma substncia pura ou de uma mistura sempre necessrio para se resolver muitos problemas na termodinmica, uma vez que estes problemas geralmente requerem o conhecimento dos valores do volume molar, presso e temperatura, alm dos termos de energia interna, entalpia e entropia. No caso das substncias muito conhecidas, as propriedades termodinmicas dadas so apresentadas na forma de tabelas e diagramas, como o caso das tabelas de vapor de gua saturado e superaquecido e dos fluidos trmicos mais comuns. Porm para a maioria das substncias, as propriedades no so tabeladas e sua determinao feita a partir de equaes gerais que estabelecem as relaes entre as propriedades das substncias e as condies de presso e temperatura do sistema sendo estudado.

COMPORTAMENTO P-V-T DE SUBSTNCIAS PURASO comportamento das substncias puras pode ser representado em grficos PVT como o visto na Figura 1.

(Figura 1 Diagrama PV para uma substncia pura)

A Fig. 1 mostra certas caractersticas das substncias puras. As linhas contnuas do diagrama delimitam reas que representam regies nas quais duas fases, slida/lquida, slida/vapor e lquida/vapor, coexistem em equilbrio a uma dada temperatura e presso. O ponto C indica o ponto crtico, a maior temperatura e a maior presso nas quais uma espcie qumica pura pode existir em equilbrio vapor/lquido. Nesse ponto, as fases lquida e vapor no podem ser diferenciadas uma da outra, pois suas propriedades so as mesmas. Pode-se desenhar isotermas abaixo e acima da isoterma denominada TC (temperatura crtica) (Figura 2a). As isotermas acima de TC (acima da temperatura crtica) so suaves no havendo mudana de fase ao longo desta isoterma, sendo que o fluido permanece sempre na fase vapor (Figura 2b).

(Figura 2) Isotermas. (a) Isoterma em TC; (b) Isoterma em T > TC; (c) Isoterma em T < TC.

As isotermas abaixo da isoterma TC (Figura 2c) representam as temperaturas menores que a temperatura crtica e apresentam trs segmentos distintos. Em presses altas, o fluido est no estado lquido e a isoterma bastante inclinada, pois o volume dos lquidos sofre pouca alterao mesmo com grandes variaes de presso. Ao se diminuir a presso do sistema, a isoterma encontra com a curva na forma de domo. No ponto em que a isoterma se encontra com esta curva, dito que o lquido est saturado (h 100% de lquido). O segmento horizontal que cruza a curva com forma de domo representa a mudana de fase entre o lquido e o vapor. A mudana de fase ocorre presso constante e a presso a qual isso ocorre chamada de presso de saturao ou presso de vapor. Os pontos localizados sobre esse segmento horizontal representam todas as misturas possveis de lquido e de vapor em equilbrio, desde 100% de lquido na extremidade esquerda (liquido saturado), at 100% de vapor na extremidade direita (vapor saturado). Aps o ponto de vapor saturado, a isoterma prossegue suavemente atravs da regio de fase vapor. Para as regies do diagrama em que uma nica fase existe, deve existir uma funo relacionando a presso, o volume e a temperatura. Isso significa que existe uma equao de estado que relaciona a presso, o volume molar ou especfico e a temperatura para qualquer substncia homognea em estado de equilbrio. Uma equao de estado pode ser resolvida para qualquer das trs quantidades P, V, e T em funo das outras duas. As equaes PVT sero abordadas adiante.

EQUAES DE ESTADO VOLUMTRICASQuando as condies do sistema se distanciam das condies ambientais, os gases passam a se comportar de maneira distinta ao comportamento esperado de um gs ideal. Em altas presses e/ou altas temperaturas, as interaes moleculares entre as molculas do sistema passa a ser considervel e seu comportamento real deve ser determinado usando equaes de estado volumtricas mais precisas. Uma das primeiras equaes de estado volumtricas que conseguia estimar satisfatoriamente tanto as propriedades da fase gs quanto da fase lquido foi a equao proposta por Van der Waals: (Equao 2)Onde: A equao de van der Waals no era muito precisa e novas equaes foram propostas. Atualmente existem muitas equaes de estado termodinmicas, sendo que as mais utilizadas so as equaes de Redlich-Kwong, Soave-Redlich-Kwong e Peng-Robinson. Neste trabalho utilizaremos outro tipo de equao de estado que a equao do virial (para propriedades na fase vapor) que dada por uma srie da forma:(Equao 3)Na qual B(T), C(T) e D(T) so, respectivamente, o segundo, o terceiro e o quarto coeficiente do virial, e dependem da temperatura do sistema. A equao do virial aplicada somente para predio das propriedades na fase vapor e se truncada no segundo termo (mais usual) pode ser utilizada para presses baixas e moderadas (P 10 atm):(Equao 4)

TABELAS DE VAPOR SATURADO E SUPERAQUECIDOAs tabelas de vapor so essenciais para os usurios de vapor na indstria. Este artigo ir introduzir tabelas de vapor, destacando os diferentes tipos e oferecendo uma viso geral dos diferentes elementos encontrados neles. A tabela de vapor saturado uma ferramenta indispensvel para todos engenheiros que estiverem trabalhando com vapor. Ela tipicamente utilizada para determinar a temperatura do vapor saturado a partir da presso do vapor ou vice-versa, presso a partir da temperatura do vapor saturado. Em adio temperatura e presso, estas tabelas geralmente incluem outros valores relativos tais como entalpia especfica (h) e volume especfico (v). O dado encontrado na tabela de vapor saturado sempre se refere ao vapor em um ponto de saturao particular, tambm conhecido como ponto de ebulio. Este o ponto onde a gua (lquido) e o vapor (gs) podem coexistir na mesma temperatura e presso. Como a H20 pode ser tanto lquido ou gs neste ponto de saturao, dois conjuntos de informaes so requeridas: uma informao para a gua saturada (lquido), na qual tipicamente marcada com um "f" subscrito, e uma informao para o vapor saturado (gs), na qual tipicamente marcado utilizando um "g" subscrito.

Tabela 1 - * Fonte: 1999 JSME Tabelas de VaporLegenda: P = Presso do vapor/gua T = Ponto de saturao do vapor/gua (ponto de ebulio) Vf = Volume especfico da gua saturada (lquido) Vg = Volume especfico do vapor saturado (gs) Hf = Entalpia especfica da gua saturada (energia requerida para aquecer gua a partir de 0C (32F) at o ponto de ebulio) Hfg = Calor latente de evaporao (energia requerida para transformar gua saturada em vapor saturado seco) Hg = Entalpia especfica do vapor saturado (energia total requerida para gerar vapor a partir da gua a 0C (32F).Processo de aquecimento que usa o vapor, geralmente utiliza o calor latente de evaporao (Hfg) para aquecer o produto. Como visto na tabela, este calor latente de evaporao maior em presses menores. medida em que a presso do vapor saturado sobe, o calor latente de evaporao decai gradativamente at que se atinja 0 presso supercrtica, i.e. 22,06 mPa (3200 psi).

Referncia de Presso e Referncia de TemperaturaJ que a presso do vapor saturado e a temperatura do vapor saturado esto diretamente relacionados um ao outro, tabelas de vapor saturado geralmente esto disponveis em dois diferentes formatos: referncia de presso e referncia de temperatura. Ambos os tipos contm o mesmo dado que est simplesmente ordenado de maneira diferente.

(Tabela 2) - Vapor Saturado Referncia de Presso PRESSO (RELATIVA)TEMPERATURAVOLUME ESPECFICOENTALPIA ESPECFICA

kPaGCm3/kgkJ/kg

PTVfVgHfHfgHg

099.970.00104341.673419.022572676

20105.100.00104751.414440.622432684

50111.610.00105291.150468.222252694

100120.420.00106070.8803505.622012707

(Tabela 3) - Vapor Saturado Referncia de TemperaturaTEMPERATURAPRESSO (RELATIVA)VOLUME ESPECFICOENTALPIA ESPECFICA

CkPaGm3/kgkJ/kg

TPVfVgHfHfgHg

1000.0930.00104351.672419.122562676

11042.0510.00105161.209461.422302691

12097.3400.00106030.8913503.822022706

130168.930.00106970.6681546.421742720

140260.180.00107980.5085589.221442733

150374.780.00109050.39250632.321142746

Unidades diferentes: Presso Relativa e Presso AbsolutaTabelas de vapor saturado podem tambm usar dois diferentes tipos de presso: presso absoluta e presso relativa. Presso absoluta referenciada em zero perante a um vcuo perfeito. Presso relativa referenciada em zero perante presso atmosfrica (101,3 kPa, or 14,7 psi).(Tabela 4) Vapor Saturado utilizando Presso AbsolutaPRESSO (ABSOLUTA)TEMPERATURAVOLUME ESPECFICOENTALPIA ESPECFICA

kPaCm3/kgkJ/kg

PTVfVgHfHfgHg

0------------

200.20.00101037.648251.423582609

500.50.00102993.240340.523052645

1001.00.00104321.694417.422582675

(Tabela 5) Vapor Saturado utilizando Presso RelativaPRESSO (RELATIVA)TEMPERATURAVOLUME ESPECFICOENTALPIA ESPECFICA

kPaGCm3/kgkJ/kg

PTVfVgHfHfgHg

099.970.00104341.673419.022572676

20105.100.00104751.414440.622432684

50111.610.00105291.150468.222252694

100120.420.00106070.8803505.622012707

A Presso relativa foi criada porque muitas vezes mais fcil de referenciar a presso mensurada perante presso que estamos vivendo normalmente. Tabelas de vapor referenciadas em presso relativa indicam a presso atmosfrica em 0, enquanto que tabelas de vapor em presso absoluta indicam a mesma presso em 101,3 kPa (14,7 psi). Tambm, para distinguir a presso relativa da presso absoluta, um "g" geralmente adicionado ao final da unidade de presso, por exemplo, kPaG ou psig.

Tabelas de Vapor SuperaquecidoValores relativos ao vapor superaquecido no podem ser obtidos atravs de uma tabela de vapor saturado normal, portanto requerem o uso de uma Tabela de Vapor Superaquecido. Isto porque a temperatura do vapor superaquecido, ao contrrio de vapor saturado, pode variar consideravelmente para uma mesma presso. De fato, as quantidades de combinaes possveis de temperatura-presso so to imensas que seria virtualmente impossvel reunir todas em uma nica tabela. Como resultado, um grande nmero de tabelas de vapor superaquecido utilizam valores representativos de presso-temperatura para formar uma tabela resumida.

(Tabela 6 Vapor Super Aquecido)Obs. As tabelas de vapor superaquecido acima contm dados de Volume Especfico (Vg),Entalpia Especfica (Hg>) e Calor Especfico (Sg) nos valores tpicos de presso e temperatura.

ISOLAMENTO TRMICO DE TUBULAESQuando um sistema est em temperatura maior ou menor que a ambiente, ocorrero trocas de calor, que podero alterar sua temperatura e ainda resultaro numa perda de energia. Para reduzir tais efeitos se emprega basicamente uma camada de material de baixa condutividade trmica sobre as superfcies de troca. O isolante trmico (como tamb m o acstico) incorpora em seu interior uma grande quantidade de pequenas bolhas de gs, evitando sua movimentao e reduzindo assim a transferncia de calor por conveco. Como a condutividade trmica do gs baixa, a condutividade do isolante trmico tender a este valor. A condutividade trmica do gs e consequentemente do material isolante variam com a temperatura de trabalho. A condutividade do isolamento, apesar de poder ser encontrada em livros texto a ttulo de referncia, deve ser confirmada junto aos fabricantes. A condutividade funo tambm da idade e do contedo de umidade do material. Algumas caractersticas desejveis ou necessrias dos isolantes seriam: resistncia s temperaturas as quais ser submetido (fuso e combusto); no toxidez; facilidade de aplicao; bom preo; resistncia a agentes agressivos e as intempries e resistncia mecnica.

FORMATOS E TIPOS DOS ISOLANTES TRMICOSPara a incorporao do gs, o isolante basicamente poroso ou fibroso. Pode ser encontrado na forma de flocos, p ou fibras soltas, introduzidas entre duas paredes rgidas. Palha de arroz e bagao de cana se enquadrariam nesta categoria. Tambm esto nesta classe, os flocos amorfos de l de rocha, a diatomita e a vermiculita, que preenchem quaisquer espaos que necessitem de isolamento. Temos ainda os painis rgidos, semirrgidos e flexveis aglomerados com resinas, disponveis em diferentes densidades, espessuras e dimenses. Podem ser constitudos de l de rocha, silicato de clcio e poliestireno e poliuretano expandido. Outra opo seriam as peas pr-moldadas para, por exemplo, o isolamento de vlvulas e os tradicionais blocos e tijolos. Para o isolamento trmico de tubulaes, assumem particular importncia: Os one-piece-pipe que so tubos de material isolante em uma pea nica com corte longitudinal em um lado e um semi-corte interno do lado oposto. Esto disponveis em diversas espessuras e so facilmente ajustados ao tubo que se pretende isolar. So indicados digamos ao isolamento de tubos de at 4 in. Em altas temperaturas se efetua uma construo em dupla camada, visto que o tubo se expande significativamente. Assim o isolamento efetuado em camadas duplas com juntas escalonadas. Outra alternativa seria a do emprego de tubos bipartidos e segmentados (multipartidos) que se constituem em segmentos iguais e separados. Seriam a princpio indicados para tubulaes com dimetros nominais de 4 in a 16 in. Tal tipo de isolamento igualmente est disponvel comercialmente em diversas espessuras. Podemos empregar ainda as mantas constitudas de materiais fibrosos, tais como fibra de vidro, fibra de silicato de alumnio e l de rocha basltica. Tais mantas podem ser empregadas para o isolamento de tubulaes, dutos, flanges, tanques, vasos de presso, etc. Por fim podemos citar o cimento expandido, que incorpora grande quantidade de bolhas de gs em seu interior, e que vertido em molde adequado antes de seu endurecimento.

COEFICIENTE DE TRANSFERNCIA TRMICAOcoeficiente de transferncia trmicaoucoeficiente de transferncia de calor, emtermodinmicae emengenharia mecnicaequmica, usado no clculo datransferncia de calor, tipicamente porconvecooumudana de faseentre um fluido e um slido:

(Equao 5)

Onde:Q= entrada de calor ou perda de calor - Jh= coeficiente de transferncia trmica - W/m2KA= rea de superfcie - m2= diferena na temperatura entre a rea da superfcie do slido e a do fluido - K = tempo - sNa equao acima, o coeficiente de transferncia de calor o coeficiente deproporcionalidadeentre ofluxode calor,Q/At e a fora condutora termodinmica para o fluxo de calor (i.e., a diferena de temperatura,T). O coeficiente de transferncia de calor tem unidadesSI W/m2K. O coeficiente de transferncia de calor o inverso doisolamento trmico.Existem numerosos mtodos para o clculo do coeficiente de transferncia de calor em diferentes modos de transferncia de calor, diferentes fluidos, regimes de fluxo, e sob diferentes condiestermo hidrulicas. Frequentemente pode ser estimado pela diviso dacondutividade trmicado fluido emconvecopor uma escala de comprimento. O coeficiente de transferncia trmica frequentemente calculado donmero de Nusselt(umnmero adimensional).Valores tpicos para o coeficiente de transferncia de calor convectivo.(Tabela 7)

TURBINAS - VAPOR PARA PROPULSO / MOVIMENTO Vapor regularmente utilizado para propulso (como uma fora motriz que proporciona energia cintica) em aplicaes tais como turbinas a vapor. A turbina a vapor uma pea do equipamento que essencial para gerao de eletricidade em usinas termoeltricas. Em um esforo para melhorar a eficincia, progresso est sendo feito para o uso do vapor a presses e temperaturas cada vez mais altas. H algumas usinas termoeltricas que usam vapor superaquecido e presso supercrtica de 25 MPa abs (3625 psia), 610C (1130F) em suas turbinas.Vapor superaquecido frequentemente utilizado em turbinas a vapor para prevenir danos ao equipamento, causado pela entrada do condensado. No entanto, em certos tipos de usinas nucleares, o uso de vapor a alta temperatura deve ser evitada, uma vez que isso causaria problemas com o material utilizado no equipamento da turbina.Ao invs disso, um vapor saturado a alta presso tipicamente utilizada. Em locais onde o vapor saturado deve ser utilizado, separadores so frequentemente instalados na tubulao de fornecimento, para remover o condensado arrastado pelo fluxo do vapor.Alm da gerao de energia, outras aplicaes tpicas de propulso/movimento so geralmente voltadas tambm para compressores ou bombas movidas a turbina, como por exemplo compressores de gs , bombas da torre de resfriamento, etc.

(Figura 3 Modelo de Turbina a Vapor)

DIMENSIONAMENTO DE TURBINAS A VAPORO projeto e dimensionamento de uma turbina a vapor passa fundamentalmente por quatro aspectos:1. Definio da potncia que se deseja gerar;2. Estudo termodinmico da quantidade de energia que deseja-seproduzir;3. Dimensionamento da turbinapara a potncia desejada:esquema de velocidades, quantidade de palhetas por estgios, quantidade de estgios, materiais a serem empregados (temperaturas de trabalho);4. Dimensionamento dosdemais elementos de construo.Diante desses aspectos observaremos inicialmente qual o tipo de turbina dever ser empregado no projeto. Conforme abaixo:Os tipos de turbina podem ser 3: Turbinade ao; Turbinas de reao; Turbinas de ao e reao;Em relao necessidade pode ser dividido em 4 tipos: Condensao Condensao com extrao Contra presso Contra-presso com extraoCom relao ao fluxo podemos ter: Duplo fluxo Fluxo nicoUma turbina a vapor composta, basicamente dos seguintes elementos:ESTATOR (RODA FIXA) o elemento fixo da turbina (que envolve o rotor) cuja funo transformar a energia potencial (trmica) do vapor em energia cintica atravs dos distribuidores;

ROTOR (RODA MVEL) o elemento mvel da turbina (envolvido pelo estator) cuja funo transformar a energia cintica do vapor em trabalho mecnico atravs dos receptores fixos.

EXPANSOR o rgo cuja funo orientar o jato de vapor sobre as palhetas mveis. No expansor o vapor perde presso e ganha velocidade. Podem ser convergentes ou convergentes-divergentes, conforme sua presso de descarga seja maior ou menor que 55% da presso de admisso. So montados em blocos com 1, 10, 19, 24 ou mais expansores de acordo com o tamanho e a potncia da turbina, e consequentemente tero formas construtivas especficas, de acordo com sua aplicao. PALHETAS So chamadas palhetas mveis, as que so fixadas ao rotor; e fixas, as fixadas no estator. As palhetas fixas (guias, diretrizes) orientam o vapor para a coroa de palhetas mveis seguinte. As palhetas fixas podem ser encaixadas diretamente no estator (carcaa), ou em rebaixos usinados em peas chamadas de anis suportes das palhetas fixas, que so, por sua vez, presos carcaa. As palhetas mveis, so peas com a finalidade de receber o impacto do vapor proveniente dos expansores (palhetas fixas) para movimentao do rotor. So fixadas ao aro de consolidao pela espiga e ao disco do rotor pelo malhete e, ao contrrio das fixas, so removveis.DIAFRAGMAS So constitudos por dois semicrculos, que separam os diversos estgios de uma turbina de ao multi-estgio. So fixados no estator, suportam os expansores e abraam o eixo sem toc-lo. Entre o eixo e o diafragma existe um conjunto de anis de vedao que reduz a fuga de vapor de um para outro estgio atravs da folga existente entre diafragma-base do rotor, de forma que o vapor s passa pelos expansores. Estes anis podem ser fixos no prprio diafragma ou no eixo. Este tipo de vedao chamado de selagem interna.DISCO DO ROTOR a pea da turbina de ao destinada a receber o empalhetamento mvel.

TAMBOR ROTATIVO basicamente o rotor da turbina de reao, que possui o formato de um tambor cnico onde montado o empalhetamento mvel. COROA DE PALHETAS o empalhetamento mvel montado na periferia do disco do rotor e dependendo do tipo e da potncia da turbina pode existir de uma a cinco coroas em cada disco do rotor. ARO DE CONSOLIDAO uma tira metlica, secionada, presa s espigas das palhetas mveis com dupla finalidade: aumentar a rigidez do conjunto, diminuindo a tendncia vibrao das palhetas e reduzindo tambm a fuga do vapor pela sua periferia. So utilizadas nos estgios de alta e mdia presso envolvendo de 6 a 8 palhetas cada seo. Nos estgios de baixa presso, substitudo por um arame amortecedor, que liga as palhetas, no por suas extremidades, mas em uma posio intermediria mais prxima da extremidade que da base da palheta.

(Figura 4 - Aro de consolidao, Disco rotor, e Coroa de palhetas)LABIRINTOS So peas metlicas circulantes com ranhuras existentes nos locais onde o eixo sai do interior da mquina atravessando a carcaa cuja finalidade evitar o escapamento de vapor para o exterior nas turbinas no condensantes e no permitir a entrada de ar para o interior nas turbinas condensantes. Esta vedao chamada de selagem externa. Nas turbinas de baixa presso utiliza-se vapor de fonte externa ou o prprio vapor de vazamento da selagem de alta presso para auxiliar a selagem, evitando-se assim no sobrecarregar os ejetores e no prejudicar o vcuo que se obtm no condensador.CARCAA o suporte das partes estacionrias tais como diafragmas, palhetas fixas, mancais, vlvulas, etc. Na grande maioria das turbinas so de partio horizontal, na altura do eixo, o que facilita sobremaneira a manuteno. MANCAIS DE APOIO (RADIAIS) So distribudos, normalmente, um em cada extremo do eixo da turbina com a finalidade de manter o rotor numa posio radial exata. Os mancais de apoio suportam o peso do rotor e tambm qualquer outro esforo que atue sobre o conjunto rotativo, permitindo que o mesmo gire livremente com um mnimo de atrito. So na grande maioria mancais de deslizamento, constitudos por casquilhos revestidos com metal patente, com lubrificao forada (uso especial) o que melhora sua refrigerao e ajuda a manter o filme de leo entre eixo e casquilho. So bipartidos horizontalmente e nos casos das mquinas de alta velocidade existe um rasgo usinado no casquilho superior que cria uma cunha de leo forando o eixo para cima mantendo-o numa posio estvel, isto , que o munho flutue sobre uma pelcula de leo.MANCAIS DE ESCORA O mancal de escora responsvel pelo posicionamento axial do conjunto rotativo em relao s partes estacionrias da mquina, e, consequentemente, pela manuteno das folgas axiais. Deve ser capaz de verificar ao empuxo axial atuante sobre o conjunto rotativo da mquina, que mais acentuado nas turbinas de reao. Em turbinas de pequena potncia o mancal de escora resume-se a apenas um rolamento em consequncia do esforo axial ser pequeno. Para as turbinas de uso especial, usam-se mancais de deslizamento, cuja construo mais conhecida a Kingsbury, que consiste em dois conjuntos de pastilhas oscilantes, revestidas de metal patente, que se apoiam um em cada lado de uma pea solidria ao eixo, o colar (anel) de escora.VLVULAS DE CONTROLE DE ADMISSO Uma vez que a turbina opera normalmente entre condies de vapor estveis, as variaes da carga devem ser atendidas por meio do controle da vazo de vapor admitida na mquina. Esta funo executada, automaticamente, pelas vlvulas de controle de admisso, sob controle de um dispositivo, o regulador (governador). O regulador ligado ao eixo da turbina, diretamente ou por meio de uma reduo, girando, portanto, a uma rotao igual ou proporcional rotao da turbina, e sente as flutuaes da carga por intermdio de seu efeito sobre a velocidade da turbina. Assim, quando ocorre, por exemplo, um aumento de carga, se a vazo do vapor permanecer inalterada, haver uma queda da velocidade da turbina. O regulador, entretanto, sente esta queda de velocidade incipiente e comanda uma abertura maior das vlvulas de controle de admisso, permitindo a passagem de uma vazo maior de vapor, necessria ao aumento da carga e ao restabelecimento da velocidade inicial. Existem dois tipos bsicos para as vlvulas de controle de admisso: a construo multi-valve e a construo single-valve.VLVULAS DE CONTROLE DE EXTRAO Algumas turbinas possuem uma retirada parcial de vapor, em um estgio intermedirio, e portanto a uma presso intermediria, entre a de admisso e a de descarga, conhecida como extrao. Como a presso em um ponto qualquer ao longo da turbina varia, quando variam as condies de carga da turbina, se a extrao consistir simplesmente em um flange, atravs do qual poderemos retirar vapor, aps um determinado estgio da mquina, a presso do vapor extrado ser influenciada pelas condies de carga da turbina. Em alguns casos, como por exemplo na retirada de vapor para aquecimento regenerativo de gua de alimentao de caldeira, esta flutuao na presso do vapor extrado perfeitamente aceitvel. A este tipo de extrao chamamos de extrao no automtica.

VLVULAS DE BLOQUEIO AUTOMTICO A maneira usual de parar uma turbina a vapor pelo fechamento rpido de uma vlvula, chamada vlvula de bloqueio automtico, colocada em srie com vlvula de controle de admisso, o que corta totalmente a admisso de vapor para a turbina. Esta vlvula tambm conhecida como vlvula de desarme rpido e como vlvula de "trip". Em uma turbina de uso geral a vlvula de bloqueio automtico mantida, durante a operao da turbina, totalmente aberta, contra a ao de uma mola, travadas por um conjunto de alavancas externas, conhecidas como gatilho e alavancas de trip. O gatilho de trip pode ser acionado pelo dispositivo de desarme por sobrevelocidade ou manualmente pelo operador, em ambos os casos liberando a alavanca de trip, que sob a ao da mola, como mostra a figura abaixo, fechar a vlvula de bloqueio automtico, cortando a admisso de vapor e parando a turbina.

(Figura 5 - Vlvula de bloqueio automtico, de uma turbina de uso geral, com acionamento mecnico)CALCULO DE POTNCIA DE TURBINAS A VAPORNa termodinmica, uma turbina a vapor idealmente considerada como um dispositivo isentrpico. Um processo isentrpico aquele em que no h alterao de entropia (a medida do nvel da desordem). No entanto, as turbinas a vapor no se comportam idealmente. Para calcular a potncia real da turbina a vapor, voc primeiro ter que calcular a sada ideal de potncia, para a qual voc vai precisar de trs variveis: a massa do fluxo de vapor, entalpia de vapor na entrada da turbina e entalpia de vapor na sada da turbina.A potncia desenvolvida em turbina a vapor pode ser calculada por: (Equao 6)h1 = entalpia do vapor admitido h2 = entalpia do vapor descarregado Por isto, mquinas de grande potncia so colocadas entre condies de vapor de admisso (vapor de alta presso) e de descarga (condensador), capazes de fornecer um grande salto de entalpia. Com isto conseguimos desenvolver a potncia necessria, com uma vazo de vapor razovel. Mquinas de menor potncia, entretanto, recebem usualmente vapor em condies menos severas (vapor de media presso) e descarregam em presso positiva (vapor de baixa presso). Embora o salto de entalpia disponvel, entre estas condies de vapor seja menor, as vazes de vapor necessrias no so grandes, devido pequena potncia desenvolvida. Sabemos tambm que a velocidade na sada de um expansor considerada desprezvel a energia cintica na entrada, pode ser medida por: (Equao 7)h1 = entalpia na entrada h2 = entalpia na sada do expansor. Vemos, portanto, que a velocidade do vapor descarregado por um expansor cresce com o aumento do salto de entalpia desenvolvido no expansor. Por outro lado, como veremos mais adiante, h uma relao definida entre a velocidade da palheta e a velocidade absoluta do vapor que chega a ela (0,5 para um estgio de ao e 1 para um estgio de reao, com grau de reao igual a 50%), para que o estgio apresente eficincia mxima. A velocidade da palheta, por sua vez, limitada a um valor mximo, compatvel com sua resistncia mecnica, uma vez que a fora centrfuga, que age sobre elas, aumenta com o aumento de sua velocidade.

AGRADECIMENTOSAgradecemos ao Professor Srgio por nos possibilitar esta anlise criteriosa, e pela oportunidade de fazer essa atividade, a qual nos fez obter mais conhecimentos com relao aos assuntos abordados, pelo esclarecimento de dvidas que tnhamos, e por despertar em ns o desejo de pesquisa sobre o tema e por nos fazer ponderar sobre os assuntos relacionados. OBRIGADA!

REFERNCIAS BIBLIOGRFICASFERRAZ, Fbio. Turbinas a vapor. Apostila UNIJU. Disponvel em: http://fabioferrazdr.files.wordpress.com/2008/08/turbinas-a-vapor1.pdf, acessado em 25 de outubro 2013.FERNANDES, Fabiano. MORAES, Deovaldo. Termodinmica Qumica. 1 edio. UFC Universidade Federal do Cear, Disponvel em: www.eq.ufc.br/MD_Termodinamica.pdf, acessado em 27 de outubro de 2013.APOSTILA DE TERMODINMICA 1 - Propriedades de uma Substncia Pura Compressvel Simples Site da internet disponvel em: http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/textos/apostila3.htm, a 23 de outubro de 2013.NOGUEIRA, Luiz Augusto. HORTA, Fbio Jos. Eficincia Energtica no uso de Vapor. Centrais Eltricas Brasileiras, FUPAI / EFFICIENTIA, Eletrobrs, Rio de Janeiro, 2005, 196p. GEC ALSTHOM ENGETURB; Turbinas Mltiplos Estgios Instrues para Instalao, Operao e Manuteno. TLV Teoria do Vapor Site da internet disponvel em: http://www.tlv.com/global/BR/, acessado em 23 de outubro de 2013.