(Parte 1 de 3)

COMPONENTES DAS TURBINAS A VAPOR Uma turbina a vapor consiste basicamente de;

Um eixo: montado internamente à carcaça através dos mancais de deslizamento, Mancais de deslizamento: suportam as cargas verticais e circunferenciais Rolamentos de carga axial: resistem ao esforço provocado pelo fluxo de vapor Discos: são montados sobre o eixo Lâminas: são fixadas nos discos Bocais: direcionam o fluxo de vapor para as laminas Selos: usados para prevenir a perda de vapor Carcaça: envoltório que suporta os elementos estacionários

Materiais Empregados

• Os critérios de escolha do material empregado na fabricação dos componentes das turbinas dependem fortemente;

Das diferentes condições de serviço (Temperatura e Pressão), De sua dimensão, Tipo de fabricação, Esforços a que está submetido o componente, Aspectos econômicos

• A capacidade dos materiais para desempenhar o papel que lhe é designado se define e controla mediante; ensaios mecânicos, ensaios químicos, ensaios metalográficos ensaios elétricos

Estes ensaios são realizados em peças acabadas ou em processo de fabricação

• As partes críticas de uma turbina são aquelas em contato com o vapor de admissão (alta pressão, alta temperatura) visto que as características mecânicas de um metal se modificam bastante com a elevação da temperatura.

• Os materiais escolhidos devem; apresentar boa resistência à oxidação e corrosão; apresentar boa estabilidade estrutural sob elevada temperatura durante um espaço de tempo prolongado; apresentar dureza superficial para resistir à erosão ser soldável, pois em alguns casos o único modo de montagem (resistência e construção) é a soldagem.

• O aço é o material mais utilizado na construção das turbinas a vapor e para melhorar sua qualidade, deve ser aliado a outros elementos tais como, cromo, molibdênio, níquel, vanádio, titânio, magnésio,

É bom salientar que estes elementos de ligas são caros, aumentando assim o custo da máquina.

É o elemento fixo da turbina (que envolve o rotor) e cuja função é transformar a energia potencial (térmica) do vapor em energia cinética através dos distribuidores.

Uma das funções da carcaça é; dar suporte aos mancais do rotor posicionar os diafragmas, anéis de vedação e selos mecânicos dar suporte aos distribuidores em todos os estágios da turbina.

Deve ser projetada eficientemente para permitir o movimento do vapor através das câmaras distribuidoras e das lâminas

Deve ser projetada para resistir aos; esforços causados pelas forças de reação nos distribuidores estacionários e nas lâminas tensões causadas pelas variações de temperatura presente durante a operação

De uma forma geral, as carcaças são bipartidas horizontalmente e unidas por parafusos prisioneiros com junta metálica entre elas.

A carcaça pode ser sub-dividida ao longo do seu comprimento o que caracteriza as seções de alta e baixa pressão.

O material empregado na carcaça da turbina pode ser ferro fundido, aço ou liga de aço, dependendo das condições pressão e temperatura.

a) Carcaça de alta pressão

É sempre uma peça fundida

Para condições moderadas de temperatura e pressão do vapor, a carcaça de alta pressão pode ser fabricada em carbono fundido

À medida que as condições da pressão e temperatura de vapor vão se tornando mais severas, o material da carcaça muda para um aço de baixa liga fundido ou um aço inoxidável ferrítico

Em condições extremas, usa-se aço inoxidável austenítico.

b) Carcaça de baixa pressão

A carcaça de baixa pressão, que recebe vapor em condições de pressão e temperatura bem mais baixas, pode ser obtida em ferro fundido ou, para condições um pouco mais elevadas, em aço carbono fundido.

Em turbinas condensantes de potência elevada, é bastante comum, por facilidade construtiva, a adoção de uma construção soldada, a partir de chapas de aço carbono, que oferecem também como vantagens, maior rigidez, menor tempo e custo de fabricação e união perfeita com o condensador diretamente por soldagem.

Carcaça de A.P. Material Especificação Comercial 600 psi – 750 ºF Aço carbono fundido ASTM A–216 Grau WCB 600 psi – 825 ºF Aço carbono-molibdênio ASTM A-217 Grau WC1 900 psi – 900 ºF Aço cromo-molibdênio ASTM A-217 Grau WC6

2000 psi – 950 ºF Aço cromo molibdênio ASTM A 217 Grau WC9 Obs: Especificação do material da Elliott para turbinas de uso especial

Carcaça de B.P. Material Especificação Comercial

Condensante e não condensante (fundida ) Ferro fundido de alta resistência ASTM A-278 Classe 40

Não-condensante (fundida) Aço carbono fundido ASTM A-216 Grau WCB

Soldada Chapa de aço carbono ASTM A-283 Grau D Obs: Especificação do material da Elliott para turbinas de uso especial

É o elemento móvel da turbina (envolvido pelo estator) cuja função é transformar a energia cinética do vapor em trabalho mecânico através dos receptores fixos.

• O rotor de uma turbina consiste em um eixo em que um ou mais discos são montados.

• Os discos da turbina são montados por ajuste de interferência e chaveta ou soldados ao eixo do equipamento.

• Para turbinas maiores ou para aquelas que operam em temperaturas maiores que 400°C, os discos são forjados no eixo.

• Em ambos casos é indispensável o balanceamento estático e dinâmico do conjunto rotativo.

• O rotor absorve o torque produzido pelas lâminas rotativas e o transmite para o acoplamento.

• Com o envelhecimento do equipamento, os rotores ficam suscetíveis à falha por fadiga.

• O eixo é apoiado em cada extremidade pelos mancais

• Estes mancais são normalmente de rolamento para as pequenas turbinas enquanto que para grandes unidades estes são do tipo hidrodinâmico.

a) Conjunto rotativo com rodas montadas por interferência

Em conjuntos rotativos obtidos a partir de rodas montadas por interferência em um eixo, o eixo pode ser usinado a partir de uma barra laminada de aço carbono, para temperaturas de trabalho moderadas, ou a partir de uma barra laminada ou um tarugo forjado de aço liga, para temperaturas de trabalho mais elevadas.

As rodas podem ser usinadas a partir de chapas de aço carbono laminadas, para temperaturas moderadas, ou a partir de discos forjados em aço liga, para temperaturas mais elevadas.

b) Conjunto rotativo integral

Conjuntos rotativos integrais são normalmente obtidos por usinagem a partir de uma peça forjada em aço liga.

Eixo Material Especificação Comercial

Construção não integral Aço cromo-molibdênio AISI-4140

Construção integral Chapa de aço carbono ASTM A-470 classes 4, 7 ou 8 Obs: Especificação do material da Elliott para turbinas de uso especial

EXPANSOR A sua função é orientar o jato de vapor sobre as palhetas móveis.

(Parte 1 de 3)

Comentários