Sobre a geração de energia a partir de vapor saturado de baixa pressão: questões relacionadas à escolha dos grupos geradores

Este tópico foi editado pela última vez por gjn1970 em 22/02/2018, às 14:35. Esse tipo de energia pertence à categoria de calor residual a baixa temperatura. A utilização desse calor residual deve priorizar aplicações que permitam seu uso por longos períodos de tempo, ou seja, o calor a baixa temperatura pode substituir diretamente as fontes de energia secundárias atualmente utilizadas, como o pré-aquecimento do ar, o aquecimento da água desalinizada, a fonte de calor para reatores em instalações industriais e o aquecimento de tanques de armazenamento. Em seguida, considera-se a utilização desse calor em determinados períodos do ano, como para fins de aquecimento. Por fim, considera-se a utilização avançada desse calor, como em bombas de calor, sistemas de refrigeração e geração de energia elétrica. Se a única função for gerar energia, é preciso considerar os seguintes pontos ao escolher entre turbinas a vapor e expansores de parafuso: 1. Como as superfícies dos dentes do expansor de parafuso são resistentes ao desgaste e aos impactos de partículas líquidas, além de haver um espaço entre essas superfícies, o meio de trabalho pode ser vapor superaquecido, vapor saturado, mistura de vapor e líquido ou líquido quente. E o meio de trabalho da turbina pode ser apenas vapor superaquecido ou vapor saturado. 2. O motor de expansão por parafuso não exige requisitos elevados em relação à qualidade do meio de trabalho. O movimento relativo entre os parafusos, bem como entre os parafusos e a carcaça, limita o crescimento da sujeira. A sujeira que não consegue ser removida pode ajudar a reduzir as lacunas existentes, diminuindo assim as perdas por vazamento e aumentando a eficiência do equipamento. 3. A eficiência interna do motor de expansão por parafuso quase não muda quando há flutuações significativas na pressão do meio de trabalho. 4. Os motores de expansão por parafuso exigem que a temperatura do meio de trabalho seja baixa, sendo geralmente controlada abaixo de 250°C. Quanto maior a temperatura do meio de trabalho utilizado, maior será o espaço reservado durante a fabricação para compensar a expansão do parafuso. Assim, a eficiência da unidade diminui inevitavelmente. 5. Os motores de expansão por parafuso exigem que a pressão do meio de trabalho seja baixa, sendo geralmente controlada abaixo de 1,5 MPa. Uma pressão excessiva do meio de trabalho causará um aumento da diferença de pressão entre a entrada e a saída, exercendo uma grande força radial sobre o parafuso, o que leva a deformações mecânicas indesejadas. As máquinas de expansão por parafuso apresentam dificuldades ao serem utilizadas com meios de trabalho em altas temperaturas e pressões. Por exemplo, ao lidar com a água de descarte proveniente de caldeiras que operam em temperaturas e pressões médias ou superiores, é necessário reduzir a temperatura e a pressão dessa água. 6. A pressão de saída do motor de expansão por parafuso não pode ser projetada para um vácuo elevado, o que resulta em baixa eficiência térmica do motor. Como o meio de trabalho, ao ser expelido, ainda contém grande quantidade de calor, a eficiência térmica do motor de expansão por parafuso é pelo menos 10% menor do que a da turbina a vapor. Em teoria, a razão entre os volumes do meio de trabalho na saída e na entrada da máquina de expansão por parafuso deve ser aproximadamente igual à razão dos volumes internos. Já o volume interno da máquina de parafuso geralmente não é maior que 10. Em resumo, o investimento em unidades de expansão por parafuso é definitivamente menor do que o de turbinas a vapor. Como os parâmetros são muito baixos, recomenda-se a utilização de unidades de expansão por parafuso.

As turbinas a vapor de condensação têm alta eficiência e baixa taxa de falhas; recomenda-se seu uso. 20 toneladas de vapor podem gerar 2 megawatts de eletricidade, o que é bastante significativo.