Termodinamica

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Unidade curricular: Termodinâmica Aplicada





Estudo da Central de Ciclo Combinado na Tapada do Outeiro

TERMODINÂMICA APLICADA

Introdução
As centrais de ciclo combinado são um conceito relativamente recente no panorama nacional bem como no europeu, que vem dar à produção de electricidade uma nova eficiência na ordem dos 55,4%, podendo mesmo chegar aos 57,2% ISO, vamos por issoobjectivamente estudar o conceito de ciclo combinado, que é constituído principalmente pela turbina a gás, recuperador de calor (HRSG), turbina a vapor e finalmente o gerador eléctrico que é comum a ambas turbinas. Para uma melhor compreensão iremos fazer uma descrição do equipamento e do respectivo modo de funcionamento da central bem como da turbina de gás (Ciclo de Brayton) do recuperador de calore da turbina de vapor (Ciclo de Rankine).

Central Ciclo Combinado na Tapada do Outeiro
A Central de ciclo Combinado na Tapada do Outeiro, com uma potência instalada de cerca de 1000 MW está situada a cerca de 18 km da cidade do Porto e implantada na margem norte do rio Douro, tendo sido a primeira central de turbina a gás de ciclo combinado em Portugal. É constituída por três gruposautónomos, e cada um deles com uma potência nominal de 330MW. Cada grupo é constituído por uma turbina a gás e uma turbina a vapor, colocados no mesmo eixo ligado a um gerador de electricidade, sendo a turbina a gás e a turbina a vapor “separadas” por um sistema de embraiagem. O vapor que alimenta a turbina é produzido num gerador de vapor por recuperação de calor – HRSG, sem queima adicional, que recuperauma parte significativa da energia térmica dos produtos da combustão à saída da turbina a gás. Os três blocos apenas têm em comum o sistema de bombagem e tratamento de águas. Os três blocos foram equipados com a turbina a gás V94.3A da Siemens permitindo rendimentos na ordem dos 55,4% podendo chegar aos 57,2%. Tendo sido construída através de uma join-venture de nome Turbogás Produtora SA, da qualfaz parte a Siemens, a central é alimentada através de um
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gasoduto proveniente de Mahgreb e Argélia tendo esta uma importância acrescida. É necessário frisar que esta turbina a gás pode também utilizar como combustível o gasóleo. O primeiro bloco de 330MW foi posto atrabalhar em Março de 1998 tendo sido a inauguração do terceiro bloco, e conclusão da central em Maio de 1999.

Funcionamento
Devido ao facto da central da Tapada utilizar uma primeira versão da turbina agás V94.3A bi-fuel (gasóleo ou gás), o rendimento é afectado em cerca de 1,8% em relação as V94.3A modernas. Para ligar a turbina a gás, o gerador eléctrico é usado como motor para pôr a turbina emrotação, através do veio de ligação, como se pode ver pela figura. Entre o gerador e a turbina a vapor, a embraiagem é desacoplada a fim de não transmitir rotação à mesma. A turbina a gás é ligada em ciclo simples, O gás é injectado na câmara de combustão da turbina a gás onde se junta com o ar atmosférico, comprimido pelo compressor ocorrendo a combustão, sendo que os gases de escape, com cerca de579o começam a aquecer as tubagens da caldeira de recuperação de calor (HRSG), produzindo vapor. Uma vez que a produção de vapor começa, a turbina a vapor é posta a funcionar e acelerada até atingir as 3000 rpm, sendo que nessa altura é acoplada automaticamente ao veio de ligação com a turbina a gás, através da embraiagem. Finalmente, o vapor libertado pelas turbinas a vapor é arrefecido com águacaptada do rio Douro e condensado num condensador que opera em vácuo.

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