{"id":4074,"date":"2015-08-21T15:15:29","date_gmt":"2015-08-21T18:15:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/?page_id=4074"},"modified":"2023-01-08T12:01:08","modified_gmt":"2023-01-08T15:01:08","slug":"maquinas-termicas","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/geracao-de-energia-eletrica\/geracao-termica\/maquinas-termicas\/","title":{"rendered":"M\u00e1quinas T\u00e9rmicas"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: right;\" align=\"justify\"><em><strong><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif; font-size: 12pt;\">&#8220;Tudo o que sei sobre polui\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica \u00e9 que, se continuarmos nossa taxa atual de crescimento no consumo de energia el\u00e9trica, simplesmente usaremos, no ano 2000, todos os nossos fluxos de \u00e1gua doce para resfriar os geradores e reatores.&#8221;<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n<p style=\"text-align: right;\" align=\"justify\"><strong><a class=\"qa_241250 oncl_a\" href=\"https:\/\/www.brainyquote.com\/authors\/david-r-brower-quotes\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">David R. Brower<\/a><\/strong><\/p>\n<hr \/>\n<p align=\"justify\"><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">Todas as m\u00e1quinas t\u00e9rmicas operam segundo um ciclo termodin\u00e2mico. Em alguns casos, o fluido de trabalho sofre uma s\u00e9rie de mudan\u00e7as, mas retorna ao estado inicial. As centrais a vapor se enquadram neste caso e diz que operam em <strong><u>ciclo fechado<\/u><\/strong>. <\/span><\/p>\n<p align=\"justify\"><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">Em outros casos, o flu\u00eddo de trabalho n\u00e3o passa por um ciclo termodin\u00e2mico, apesar de passar por um ciclo mec\u00e2nico. Isto significa que o flu\u00eddo de trabalho, ao final do processo, apresenta combina\u00e7\u00e3o qu\u00edmica diferente ou est\u00e1 em um estado termodin\u00e2mico diferente do original. Motores de combust\u00e3o interna e das turbinas a g\u00e1s se enquadram neste caso e, por isso, funcionam em <strong><u>ciclo aberto<\/u><\/strong>.<\/span><\/p>\n<p align=\"justify\"><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">As m\u00e1quinas t\u00e9rmicas tamb\u00e9m podem ser classificadas em: <strong><u>combust\u00e3o interna<\/u><\/strong> e <strong><u>combust\u00e3o externa<\/u><\/strong>. Na m\u00e1quina de <strong><u>combust\u00e3o externa<\/u><\/strong> o flu\u00eddo de trabalho se encontra completamente separado do ar e do combust\u00edvel. O calor da combust\u00e3o passa para o flu\u00eddo de trabalho atrav\u00e9s de trocadores de calor ou tubos. <\/span><\/p>\n<p align=\"justify\"><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">A <u><strong>caldeira a vapor<\/strong><\/u> e o <span style=\"text-decoration: underline;\"><strong>reator nuclear<\/strong><\/span> exemplificam as m\u00e1quinas de combust\u00e3o externa. A \u00e1gua normalmente funciona como o flu\u00eddo de trabalho, e n\u00e3o entra em contato com os gases da combust\u00e3o ou o combust\u00edvel nuclear.\u00a0<\/span><\/p>\n<p align=\"justify\"><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">Por outro lado, a mistura de gases formados pela combust\u00e3o funciona como fluido de trabalho nas m\u00e1quinas de combust\u00e3o interna. Os <strong><u>motores de combust\u00e3o interna e as turbinas a g\u00e1s<\/u><\/strong> exemplificam as m\u00e1quinas de combust\u00e3o interna utilizadas na gera\u00e7\u00e3o de energia.<\/span><\/p>\n<p align=\"justify\"><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">A grande vantagem das m\u00e1quinas de combust\u00e3o interna reside na aus\u00eancia de trocadores de calor entre o processo de combust\u00e3o e o flu\u00eddo de trabalho. Isto simplifica o projeto e reduz as perdas inerentes aos processos de transfer\u00eancia de calor.<\/span><\/p>\n<p align=\"justify\"><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">Do ponto de vista de gera\u00e7\u00e3o de energia el\u00e9trica, as seguintes m\u00e1quinas t\u00e9rmicas s\u00e3o importantes:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li style=\"list-style-type: none;\">\n<ul>\n<li><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">Turbinas a Vapor;<\/span><\/li>\n<li><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">Turbinas a G\u00e1s;<\/span><\/li>\n<li><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">Motores de Combust\u00e3o Interna;<\/span><\/li>\n<li><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">M\u00e1quinas auxiliares;<\/span>\n<ul>\n<li><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">Caldeiras;<\/span><\/li>\n<li><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">Trocadores de Calor;<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<h4 id='turbinas-a-vapor'  id=\"boomdevs_1\" align=\"justify\"><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Turbinas a Vapor<\/span><\/h4>\n<p align=\"justify\"><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">As turbinas a vapor podem ser utilizadas com qualquer combust\u00edvel, mas sua utiliza\u00e7\u00e3o concentrou-se em termel\u00e9tricas que utilizam combust\u00edveis s\u00f3lidos; carv\u00e3o, ur\u00e2nio e biomassa.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_27308\" aria-describedby=\"caption-attachment-27308\" style=\"width: 1200px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/tubina_vapor.png\"><img decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-27308\" src=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/tubina_vapor.png\" alt=\"\" width=\"1200\" height=\"900\" srcset=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/tubina_vapor.png 1200w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/tubina_vapor-300x225.png 300w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/tubina_vapor-1024x768.png 1024w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/tubina_vapor-768x576.png 768w\" sizes=\"(max-width: 1200px) 100vw, 1200px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-27308\" class=\"wp-caption-text\">Figura 1. Turbina a Vapor. Fonte: <a href=\"https:\/\/www.turbomachinerymag.com\/doosan-skoda-power-to-supply-steam-turbine-to-japan\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Turbomachinery<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<h4 id='turbinas-a-g\u00e1s'  id=\"boomdevs_2\" align=\"justify\"><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Turbinas a G\u00e1s<\/span><\/h4>\n<p align=\"justify\"><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">Utilizam-se as turbinas a g\u00e1s em usinas termel\u00e9tricas que utilizam combust\u00edvel gasoso ou combust\u00edvel l\u00edquido leve. <\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_27310\" aria-describedby=\"caption-attachment-27310\" style=\"width: 1100px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/turbina_gas.png\"><img decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-27310\" src=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/turbina_gas.png\" alt=\"\" width=\"1100\" height=\"794\" srcset=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/turbina_gas.png 1100w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/turbina_gas-300x217.png 300w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/turbina_gas-1024x739.png 1024w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/turbina_gas-768x554.png 768w\" sizes=\"(max-width: 1100px) 100vw, 1100px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-27310\" class=\"wp-caption-text\">Figura 2. Turbina a G\u00e1s. Fonte: <a href=\"https:\/\/www.filtnews.com\/the-crucial-role-of-air-inlet-filters-for-gas-turbines\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">International Filtration News<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<h4 id='motores-de-combust\u00e3o-interna'  id=\"boomdevs_3\" align=\"justify\"><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Motores de Combust\u00e3o Interna<\/span><\/h4>\n<p align=\"justify\"><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">Finalmente, os motores de combust\u00e3o interna podem ser utilizados em termel\u00e9tricas movidas a combust\u00edvel l\u00edquido e gasoso.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_27372\" aria-describedby=\"caption-attachment-27372\" style=\"width: 1200px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/motor_diesel.png\"><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-27372 size-full\" src=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/motor_diesel.png\" alt=\"\" width=\"1200\" height=\"900\" srcset=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/motor_diesel.png 1200w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/motor_diesel-300x225.png 300w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/motor_diesel-1024x768.png 1024w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/motor_diesel-768x576.png 768w\" sizes=\"(max-width: 1200px) 100vw, 1200px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-27372\" class=\"wp-caption-text\">Figura 3. Motor a combust\u00e3o interna. Fonte: <a href=\"https:\/\/www.marinelink.com\/news\/generational-container346577\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">MarineLink<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<p align=\"justify\"><span lang=\"pt-br\" style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\" xml:lang=\"pt-br\">Finalmente, a escolha da m\u00e1quina t\u00e9rmica depende dos aspectos econ\u00f4micos e do combust\u00edvel utilizado.<\/span><\/p>\n<h4 id='m\u00e1quinas-auxiliares'  id=\"boomdevs_4\" align=\"justify\"><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">M\u00e1quinas Auxiliares<\/span><\/h4>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Outras m\u00e1quinas t\u00e9rmicas tornam-se necess\u00e1rias para complementar uma usina termel\u00e9trica.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">A <strong>Caldeira a Vapor<\/strong> surge em primeiro lugar porque turbinas a vapor necessitam do vapor gerado pelas Caldeiras para funcionarem. O v\u00eddeo abaixo apresenta detalhes das modernas caldeiras utilizadas em usinas termel\u00e9tricas a carv\u00e3o.<\/span><\/p>\n<p><iframe loading=\"lazy\" title=\"How Coal-Fired Steam Boilers Work\" src=\"https:\/\/player.vimeo.com\/video\/118632990?dnt=1&amp;app_id=122963\" width=\"580\" height=\"326\" frameborder=\"0\" allow=\"autoplay; fullscreen; picture-in-picture; clipboard-write\"><\/iframe><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Os <strong>Trocadores de Calor<\/strong> funcionam, de certa maneira, como Caldeiras a Vapor ao contr\u00e1rio. Isto \u00e9, o vapor ou fluido quente entra no equipamento por uma tubula\u00e7\u00e3o e \u00e1gua entra por outra tubula\u00e7\u00e3o para retirar calor do fluido mais quente. Este tipo de trocador de calor constitui equipamento indispens\u00e1vel em todas as usinas a vapor. <\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Por\u00e9m, existem outros tipos de trocadores de calor. A Figura 4 apresenta um <strong>Recuperador de Calor<\/strong> utilizado para gerar vapor a partir dos gases de escapamento de turbinas a g\u00e1s em usinas de <strong>Ciclo Combinado<\/strong>. Neste caso, os gases quentes emitidos a mais de 100 \u00b0C transformam \u00e1gua l\u00edquida em vapor.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Portanto, pode-se comparar os Trocadores de Calor com Transformadores El\u00e9tricos. Existem sempre dois circuitos onde circulam fluidos com temperaturas distintas, e a energia t\u00e9rmica flui de um para o outro.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_27407\" aria-describedby=\"caption-attachment-27407\" style=\"width: 1200px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/trocador_calor.png\"><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-27407 size-full\" src=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/trocador_calor.png\" alt=\"\" width=\"1200\" height=\"900\" srcset=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/trocador_calor.png 1200w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/trocador_calor-300x225.png 300w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/trocador_calor-1024x768.png 1024w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/trocador_calor-768x576.png 768w\" sizes=\"(max-width: 1200px) 100vw, 1200px\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-27407\" class=\"wp-caption-text\">Figura 4. Recuperador de Calor. Fonte: <a href=\"https:\/\/commons.wikimedia.org\/wiki\/File:ModularHRSG-Picture.JPG\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Wikipedia<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<h3 id='bibliografia'  id=\"boomdevs_5\"><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Bibliografia<\/span><\/h3>\n<ol>\n<li><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">BORGNAKKE, C., SONNTAG, R.E., <strong>Fundamentals of Thermodynamics<\/strong>, 8 edi\u00e7\u00e3o, Wiley, 2013.<\/span><\/li>\n<li><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">POTTER, M.C., SOMERTON, C.W., <strong>Thermodynamics for Engineers, Schaum&#8217;s Outline of Theory and Problems<\/strong>, McGraw-Hill, 1995.<\/span><\/li>\n<\/ol>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>&#8220;Tudo o que sei sobre polui\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica \u00e9 que, se continuarmos nossa taxa atual de crescimento no consumo de energia el\u00e9trica, simplesmente usaremos, no ano 2000, todos os nossos fluxos de \u00e1gua doce para resfriar os geradores e reatores.&#8221; David R. 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