turbinas a gás

Turbina a Gás

Conceito:
Nela, um gás pressurizado faz girar a turbina. Em todas as turbinas a gás modernas o motor produz seu próprio gás pressurizado, o que é feito queimando substâncias como propano, gás natural, querosene de aviação ou combustível de jato. O calor gerado pela queima do combustível expande o ar, e o deslocamento em alta velocidade desse ar quente aciona a turbina.

Teoricamente, turbinas a gás são extremamente simples. Elas têm três partes:
Compressor: comprime o ar de admissão por alta pressão;
Sistema de combustão: queima o combustível e produz gás com alta pressão e alta velocidade;
Turbina: extrai energia do gás a alta pressão e alta velocidade vindo da câmara de combustão. Esta configuração forma um ciclo termodinâmico a gás, cujo modelo ideal denomina-se Ciclo Brayton.

Ciclo de Brayton:
É um ciclo termodinâmico no qual a adição de calor ocorre a pressão constante. Ele é um ciclo ideal, uma aproximação dos processos térmicos que ocorrem nas turbinas a gás, descrevendo variações de estado (pressão e temperatura) dos gases.

O ciclo se constitui de quatro etapas. Primeiramente, o ar em condição ambiente passa pelo compressor, onde ocorre compressão adiabática e isentrópica, com aumento de temperatura e consequente aumento de entalpia (1-2). Comprimido, o ar é direcionado às câmaras, onde mistura-se com o combustível possibilitando queima e aquecimento, à pressão constante (2-3). Ao sair da câmara de combustão, os gases, à alta pressão e temperatura, se expandem conforme passam pela turbina, idealmente sem variação de entropia (3-4). Na medida em que o fluido exerce trabalho sobre as palhetas, reduzem-se a pressão e temperatura dos gases, gerando-se potência mecânica. A potência extraída através do eixo da turbina é usada para acionar o compressor e eventualmente para acionar outra máquina. A quarta etapa não ocorre fisicamente, se tratando de um ciclo termodinâmico aberto.