A principal função da cinta é reter o vapor na palheta, ou seja, ela tem o objetivo de evitar o “vazamento” de vapor em expansão para que ele não “escorra” tangencialmente através da extremidade da palheta
Cinta de palheta de turbina a vapor, hoje é sobre isso que vamos falar. Vamos falar um pouco do que é, para que serve e mais alguns detalhes…
O que é a cinta de palheta de turbina a vapor?
A cinta é essa peça que envolve o externo das palhetas, formando essa espécie de arco por fora delas.
Para que server a cinta nas turbinas a vapor?
A cinta serve para evitar o vazamento do vapor em expansão para que ele não “escorra” tangencialmente através da extremidade da palheta, evitando perda de eficiência da turbina.
Por que existem as cintas nas palhetas ou se você preferir nas rodas da turbina a vapor?
Não são todas as rodas ou palhetas que necessitam de cintas, elas são usadas dependendo de alguns fatores que veremos à frente. De qualquer forma, a cinta tem algumas funções para cumprir, algumas mais direta outras indiretamente.
A principal função da cinta, como eu disse é reter o vapor na palheta, ou seja, ela tem o objetivo de evitar o “vazamento” de vapor em expansão para que ele não “escorra” tangencialmente através da extremidade da palheta, que sendo um peça rotativa acaba centrifugando o vapor, então a cinta entra nessa região periférica da palheta, para evitar fuga do vapor e por consequência perda de eficiência.
Então, a cinta serve como um “quarto lado” ou quarta face da palheta para criar e restringir o direcionamento e aproveitamento do fluxo de vapor para a palheta. Vou tentar ilustrar isso, a palheta já tem seu perfil semi circular, ou seja duas arestas principais, dois lados…. tem a região da raiz, conforme vimos no vídeo passado, link na descrição e a cinta vai formar o quatro lado para tentar canalizar e extrair o máximo possível da energia do vapor.
Embora pareça uma peça super simples, como tudo em turbinas a vapor, máquinas que operam em condições extremas de operação sob alta temperatura, pressão e rotação, as cintas apresentam complexidade em seu projeto, processo de fabricação até na montagem final
Aplicação de cintas em turbinas a vapor
As cintas podem ser usadas tanto em palhetas móveis de rodas, como em palhetas estacionárias, ou chamadas palhetas fixas, aquelas que redirecionam o fluxo de vapor, que também será abordada aqui nessa série, mais lá para frente. As cintas são usadas em palhetas mais curtas na região de alta pressão e temperatura.
É para isso mas não somente isso, as cintas também acabam cumprindo funções secundárias, incluindo a de servir como um fio de ligação entre as palhetas, melhorando e amortecendo efeitos de vibração das palhetas, principalmente em palhetas mais longas.
Solicitações mecânicas nas cintas das palhetas
A cinta também deve acomodar as tensões circunferenciais devido à dilatação radial das palhetas e a tendência da palheta se torcer durante a rotação da turbina, principalmente quando a altura radial e a área de descarga do vapor da palheta vai aumentando, evitando distorção tangencial e axial.
Embora pareça uma peça super simples, como tudo em turbinas a vapor, máquinas que operam em condições extremas de operação sob alta temperatura, pressão e rotação, as cintas apresentam complexidade em seu projeto, processo de fabricação e até na montagem final.
Toda cinta adiciona uma considerável carga centrífuga que deve ser prevista e suportada, em última instância pelas palhetas, em especial pela raiz da palheta.
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Montagem da cinta na roda da turbina a vapor
A montagem da cinta nas palhetas exige precisão na fixação, o que acaba adicionando algum nível de complicação na fabricação e montagem dela.
A maioria dos fabricantes concorda que essas dificuldades são mais do que compensadas pelas vantagens da utilização das cintas.
Geralmente fabricadas em material aço inoxidável, às vezes similares ao material das palhetas, as cintas de palhetas de turbina a vapor são fabricadas e montadas em segmentos, ou seja, pequenos segmentos que agrupam determinada quantidade de palhetas: 10, 15, 20 palhetas ou mais, depende de cada projeto.
Elas são raiadas em calandras para aproximar ou moldar seu perfil para o raio da palheta montada na roda, facilitando o posicionamento e montagem.
Elas são montadas na extremidade externa oposta a raiz da palheta, elas possuem furos que se encaixam perfeitamente nos rebites existentes nas palhetas.
Tipos de cintas de palheta de tubrina a vapor
Agora vamos falar um pouco sobre os tipos de cinta de turbinas a vapor, você vai encontrar em turbinas basicamente três tipos básicos de cintas:
Cinta separada ou avulsa
O tipo de cinta que é a mais comum de todas. Essas cintas são aquelas fabricadas separadas da palheta em comprimentos de determinado passo e são fixadas nas palhetas por processo de rebitagem, são peças lisas.
Portanto, a cabeça do rebite que é parte integrada a palheta passa pelo furo da cinta e depois é conformado por rebitagem.
Cinta integral
Nesse caso, a cinta é fabricada integralmente no corpo da própria palheta, ou seja, uma extensão da palheta, na mesma barra de material, esse tipo de cinta geralmente é mais robusto do que a cinta separada e mais usadas em condições de operação mais extremas, como rotação, pressão e temperatura.
Esse tipo de cinta costuma deixar o valor da palheta um pouco maior comparado a de uma palheta convencional com cinta separada.
Cinta multicamadas
Nessas cintas, mais de uma camada de cinta avulsa são usadas.
Esse tipo de cinta é utilizada por razões mecânicas especiais. Ou seja, para condições de operação da turbina mais extrema ainda. Em alguns casos essas cintas são soldadas externamente.
As cintas podem ainda ser mais elaboradas e além de cumprir a função de impedir o vazamento tangencial do vapor, podem conter área de vedação de vapor
Confira o vídeo sobre as cintas PARTE 1
Confira o vídeo sobre as cintas PARTE 2
Outras funções da cintas de turbina a vapor
As cintas podem ainda ser mais elaboradas e além de cumprir a função de impedir o vazamento tangencial do vapor, podem conter área de vedação de vapor. Ou seja, elas podem ser escalonadas, com rebaixos externos, servindo de ponto de vedação para lâminas de selagem de vapor aqueles “dentinhos” com uma folga bem pequena ajudando na vedação do vapor.
A região da cinta que fica mais exposta a tensões de estresse mecânico são essas extremidades que ficam suspensas, ou seja, a área solta na emenda entre os segmentos de cintas. Quando as tensões são baixas, isso não é problema, mas quando são muito altas apresentam riscos para o projeto e mudanças no projeto são necessárias.
Por isso que por exemplo, podemos encontrar segmentos de cinta com perfil, ou o corte lateral na emenda reto e outras com corte em ângulo. Se você reparar, a cinta com perfil em ângulo, consegue minimizar a distância dos encaixes, diminuindo tensões sobre a palheta.
Os furos feitos na cinta devem ser dimensionados para que exista uma pequena folga entre o diâmetro do rebite da palheta para uma correta rebitagem.
Onde o rebite se apoia na cinta, é necessário deixar um raio no pé do rebite para evitar criação de ponto de tensão ou ruptura. Então, na cinta deve existir um chanfro para acomodar esse raio do rebite sem interferência e não prejudicar a rebitagem.
Interaja e veja como é uma cinta de palheta
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