Projetar Turbina

Projeto de uma Turbina à vapor para suprir a demanda de energia elétrica da cidade de Viçosa - MG

ETAPA 2 – Implementação das soluções, seleção dos componentes e parâmetros de operação.

1. METODOLOGIA

Conforme citado na solução proposta, a alternativa selecionada para gerar energia para suprir a cidade de Viçosa foi uma usina termoelétrica. Para tanto, será necessária a seleção de uma máquina térmica composta por turbinas a vapor operando com base em ciclo de Rankine, que é o ideal para uma unidade motora simples a vapor.
Este último é constituído, em seu modelo básico, por uma turbina, um condensador, uma bomba e uma caldeira e opera segundo 4 processos básicos, conforme mostrado na figura abaixo.

Figura 1(esq.) e 2 (dir.): Unidade motora simples a vapor que opera um ciclo de Rankine.
Onde:
1-2: Processo de bombeamento adiabático reversível, na bomba;
2-3: Transferência de calor a pressão constante, na caldeira;
3-4: Expansão adiabática reversível, na turbina;
4-1: Transferência de calor a pressão constante, no condensador.
Com base nos cálculos apresentados anteriormente em que foram consideradas as estimativas de demanda para população e as estimativas de variação diária de demanda chegou-se à conclusão de que uma turbina com potência de 16,5 MW seria satisfatória para o projeto inicial da unidade motora a vapor. No entanto, há de ser considerado o longo período em atividade da usina e aumento médio do consumo anual de energia por ano. Para tais efeitos, foram supostos um período de 20 anos e um aumento médio anual de 4,5% (dado fornecido pela EPE – Empresa de Pesquisa Energética) Deste modo, a potência real necessária para o projeto é de:

Além disso, há de ser considerada uma reserva como medida preventiva de falhas de funcionamento.
Convém-se então o uso de três turbinas a vapor de 20 MW operando em paralelo. Duas supririam os 40 MW da demanda e uma terceira seria para efeito de reserva, totalizando 60 MW.
Para o projeto