Turbina a Gás As turbinas a gás são motores térmicos que realizam a conversão da energia de um combustível em potência de propulsão, potência de eixo ou potência elétrica.

Por serem máquinas de combustão interna realizam o processo de conversão da energia do combustível a altas temperaturas ( começando com temperaturas da ordem de 1000 o C e terminando em temperaturas próximas de 500 o C ).

A maior parcela da energia do combustível que não é aproveitada está nos gases de exaustão ainda a altas temperaturas.

Turbina a Vapor As turbinas a vapor são máquinas de combustão externa (os gases resultantes da queima do combustível não entram em contato com o fluído de trabalho que escoa no interior da máquina e realiza os processos de conversão da energia do combustível em potência de eixo). Devido a isto apresentam uma flexibilidade em relação ao combustível a ser utilizado, podendo usar inclusive aqueles que produzem resíduos sólidos (cinzas) durante a queima.

Como as turbinas a vapor são máquinas de combustão externa então o calor necessário para a ebulição do condensado e para o superaquecimento posterior deve ser transferido dos produtos de combustão ao fluído de trabalho através das serpentinas no interior da caldeira.

Combustíveis O combustível é um material cuja a queima é utilizada para produzir calor, energia ou luz. A queima ou combustão é uma reação química na qual os constituintes do combustível se combinam com o oxigênio do ar. Para iniciar a queima de um combustível é necessário que ele atinja uma temperatura definida, chamada de temperatura de ignição.

O poder calorífico de um combustível é dado pelo número de calorias desprendida na queima do mesmo. Os combustíveis são classificados segundo o

estado em que se apresenta (sólido, líquido ou gasosos). Além dos produtos naturais existem os artificiais.

ESTADO FÍSICO

COMBUSTÍVEIS

NATURAIS

COMBUSTÍVEIS

ARTIFICIAIS SÓLIDO Lenha, turfa,

carvão, xisto

Coque, briquetes, carvão ,

vegetal, tortas vegetais

LÍQUIDO Petróle o Produtos da destilação de petróleo de alcatrão; álcool, gasolina sintética

GASOSO Gás Natura l Hidrogênio, acetileno, propano, butano, gás de iluminação, gás de gasogênio, gás de alto

- forno

Combustível Sólido

Os principais combustíveis sólidos naturais são a madeira e os produtos de sua decomposição natural, turfa e carvão. Para que um sólido possa Ter valor como combustível é necessário que tenha um poder calorífico tão elevado quanto possível e queime com facilidade, com ou sem chama.

Combustível Líquido

O combustível líquido tem certas vantagens comparação com os sólidos, tais com poder calorifico elevado, maior facilidade e economia de armazenagem e fácil controle de consumo. Quase todos os combustíveis líquidos são obtidos a partir do petróleo. O combustível líquido são: gasolina, querosene, óleo diesel e álcool.

Combustível Gasoso

Apresentam certas vantagens em relação aos combustíveis sólidos, tais como: permitir a eliminação de fumaça e cinzas, melhor controle de temperatura e comprimento das chama. Os combustíveis sólidos são: gás natural, gás de iluminação, gás de água, gás de gasogênio, acetileno, propano e butano.

Máquinas À Vapor É a denominação dada a qualquer motor que funcione pela transformação de energia térmica em energia mecânica através da expansão do vapor de água. A pressão adquirida pelo vapor é utilizada para deslocar êmbolos que permite o movimento das rodas de potentes locomotivas. Pode ainda ser empregada, pela transformação em energia cinética, ou energia de movimento, em imensas turbinas

que impulsionam geradores elétricos e gigantescos transatlânticos. Bombas, bate-estacas e muitas outras máquinas são comandadas por máquinas à vapor.

O desenvolvimento da máquina à vapor no século XVIII contribuiu para a expansão da indústria moderna. Até então, os trabalhadores era executados na dependência exclusiva da potência dos músculos dos operários e da energia animal. Do vento ou da água. Uma única máquina à vapor realizava o trabalho de centenas de cavalos. Fornecia a energia necessária para acionar todas as máquinas de uma fábrica. Uma locomotiva à vapor podia deslocar cargas pesadas a grandes distância em um único dia. Os navios à vapor ofereciam transporte rápido, econômica e seguro.

Como funciona uma máquina à vapor

Uma máquina à vapor não cria energia, utiliza o vapor para transformar a energia calorífica liberada pela queima de combustível em movimento de rotação e movimento alternado de vaivém, afim de realizar trabalho. Uma máquina à vapor possui uma fornalha, na qual se queima carvão , óleo, madeira ou algum outro combustível para produzir energia calorífica. Em uma usina atômica um reator funciona como uma fornalha e a desintegração dos átomos gera o calor. Uma máquina à vapor dispõe de uma caldeira. O calor proveniente da queima de combustível leva a água a transformar-se, e ocupa um espaço muitas vezes maior que o ocupado pela água.

Essa energia de expansão pode ser aproveitada de duas formas: (1) deslocando um êmbolo num movimento vaivém ou (2) acionando uma turbina.

Maquina a vapor de êmbolo

As máquinas à vapor desse tipo possuem êmbolos que deslizam com um movimento vaivém no interior do cilindro. Vários sistemas de válvulas permitem a admissão do vapor no cilindro e a conseqüente impulsão da êmbolo, primeiro em um sentido e depois em outro, antes de deixar escapar o vapor já usado. Estas máquinas são geralmente denominadas máquinas de movimento alternado, ou alternativo, por causa do movimento vaivém, ou alternado de seus êmbolos. Os martelos à vapor utilizados para cravar estacas e os empregados para forjar metais requerem este tipo de movimento. Uma locomotiva, entretanto, necessita de um movimento giratório para acionar suas rodas. Esse movimento giratório é obtido ligando-se um virabrequim às extremidades do êmbolo. Em alguns tipos de máquinas à vapor de movimento alternado, denominado máquina compound, ou de sistema, o vapor flui através de quatro cilindros de diâmetro e opera quatro êmbolos.

HISTÓRIA

Herão, matemático e físico que viveu na Alexandria, Egito, descreveu a primeira máquina à vapor conhecida em 120 a.C. A máquina consistia em uma esfera metálica, pequena e oca montada sobre um suporte de cano proveniente de uma caldeira de vapor. Dois canos em forma de L eram fixados na esfera. Quando o vapor escapa por esses canos em forma de L, a esfera adquiria movimento de rotação. Este motor, entretanto não realizava nenhum trabalho útil. Centenas de anos depois, no séc. XVII, as primeiras máquinas à vapor bem - sucedida foram desenvolvidas.

As primeiras máquinas a vapor

Operavam utilizando-se mais da propriedade de o vapor condensar-se de novo em líquido do que de sua propriedade de expansão. Quando o vapor se condensa, o líquido ocupa menos espaço que o vapor. Se a condensação tem um lugar em um recipiente fechado, cria-se um vácuo parcial, que pode realizar trabalho útil.

Em 1698, Thomas Savery (1650-1715), mecânico inglês, patenteou a primeira máquina à vapor realmente prática, uma bomba para drenagem de água de minas. A bomba de Savery possuía válvulas operadas manualmente, abertas para permitir a entrada de vapor em um recipiente fechado. Despejava-se água fria no recipiente para resfriá-lo e condensar o vapor. Uma vez condensado o vapor, abria-se uma válvula de modo que vácuo no recipiente aspirasse a água através de um cano.

Em 1712, Thomas Newcomen (1663-1729), ferreiro inglês, inventou outra máquina à vapor para esvaziamento da água de infiltração das minas. A máquina de Newcomen possuía uma viga horizontal à semelhança de uma gangorra, da qual pendiam dois êmbolos, um em cada extremidade, Um êmbolo permanecia no interior de um cilindro, Quando o vapor penetrava no cilindro, forçava o êmbolo para cima, e acarretava a decida de outra extremidade. Borrifa-se água fria no cilindro, o vapor se condensava e o vácuo sugava o êmbolo de novo para baixo. Isto elevava o outro extremo da viga, que se ligava ao êmbolo de uma bomba na mina.