Palheta de TURBINA A VAPOR

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Palheta de turbina a vapor

A palheta de turbina a vapor é umas das peças mais críticas e importantes e onde está concentrada toda a confiabilidade da turbina.

Múltiplas forças instáveis do vapor durante a operação da turbina atuam sobre as palhetas, fenômenos de vibração e ressonância devem sempre ser considerados no projeto dessas peças.

Logo, os parâmetros mais importantes no projeto das palhetas de uma turbina a vapor estão ligados a resistência e vibração.

Para minimizar a ocorrência dos fatores vibração e ressonância que podem comprometer o funcionamento de uma turbina a vapor, os projetistas aperfeiçoam o design ou perfil aerodinâmico das palhetas para otimizar ou eliminar esses fatores.

Se não todas as palhetas das turbinas modernas, a maioria são fabricadas exclusivamente por meio do processo de usinagem já há algum tempo exclusivamente por meio de máquinas CNC, que permitem a usinagem de perfis aerodinâmicos mais complexos que se fazem necessários atualmente para se atingir eficiências maiores.

Fabricação das palhetas

Nos últimos anos, com o aumento da potência das turbinas e os avançados processos de fabricação, o tamanho das palhetas do último estágio tem aumentado significativamente.

Entre os diferentes materiais para fabricação de palhetas, normalmente são usados aços inoxidáveis e ligas de titânio.

As palhetas são fabricadas nesses materiais, essencialmente devido à sua alta resistência ao escoamento, limite de resistência, ductilidade, tenacidade, resistência à erosão, corrosão e amortecimento.

Conheça uma palheta de turbina a vapor

Estrutura de uma palheta de turbina a vapor

Podemos dividir a estrutura do corpo das palhetas entre raiz, junto com a raiz temos a saia, perfil ou corpo e rebite ou em outros casos, na ausência de rebite temos já direto a cinta integrada.

Existem diversos tipos de raiz de palheta de turbina a vapor, o modelo mais comum é o perfil “T” mais usado em turbinas de menor rotação e palhetas de menor porte, já dá para perceber então que existe uma limitação de esforço bastante considerável nesse perfil.

Outro modelo bem usado é o pinheirinho, bastante utilizado em palhetas mais longas em turbinas de maior rotação.

Esses “nomes” são referencia a aparência do perfil de suas raízes, ou seja, a parte onde são encaixadas no rotor ou roda da turbina.

Palheta turbina com raiz pinheiro invertida — Palheta de turbina estágio de ação

palheta de turbina a vapor — Palheta de turbina a vapor com raiz perfil T

Palheta de turbina tipo axial — Palheta de turbina com raiz lateral

Diversos tipos de palhetas de turbina a vapor — Diversos tipos de palhetas de turbinas

Montagem de uma palheta de turbina no rotor de turbina — Montagem de palheta no rotor da turbina

Detalhe projeto de uma palheta de turbina a vapor — Projeto de palheta de turbina a vapor

Montagem da palheta na roda – rotor

A montagem da palheta na roda é feita sob ajuste dimensional bem fino, exigindo um processo de fabricação e controle de qualidade bem rigoroso tanto na raiz da palheta, quanto no canal do perfil na roda, o ajuste é quase isento de folga.

Ainda existem outros perfis de raiz podemos dizer menos “comum”. A raiz de entrada axial ou lateral, é usada principalmente onde tensões centrífugas são bem elevadas.

Outros modelos são os encaixes tipo fêmea, ou seja, a palheta se encaixa externamente no perfil da roda. Cada raiz tem uma recomendação e restrição de uso dependendo de cada projeto e seu fabricante.

As palhetas estão sujeitas às múltiplas forças instáveis do vapor durante a operação da turbina, fenômenos de vibração e ressonância devem sempre ser considerados em projetos de palhetas

Tipo de perfil de palheta de turbina a vapor

O perfil do corpo da palheta, ou seja, a área de passagem do vapor pode ser simétrico tipo raiado, no caso de palhetas menores de turbinas de impulso ou ação, que utilizam alta pressão.

Podem ter o perfil aerodinâmico quando precisamos reduzir o estresse centrifugo e ainda aerodinâmico torcido, espécie de um helicoidal ou como chamamos perfil TWIST, basicamente uma palheta de turbina de reação.

Acabamento superficial das palhetas

As superfícies das áreas de contato do corpo da palheta com o vapor, devem tem acabamento superficial bem fino, para eliminar o máximo possível o efeito de contato do vapor ou seja, dar fluidez ao vapor, evitando desgastes, criação de trincas, erosão, falhas, vibração na palheta.

As palhetas de cada fileira da roda são sempre idênticas, exceto as palhetas de fechamento, que podem ser diferentes principalmente a região da raiz. O passo das palhetas em uma roda, ou seja, a dimensão entre o centro do perfil delas é sempre constante.

Acabamento superficial da palheta de turbina a vapor

As palhetas geralmente são fixadas axialmente por pinos de fechamento que travam a palheta de fechamento, ou uma a uma e formam uma estrutura mecânica complexa.

As palhetas da turbina estão sujeitas a forças dinâmicas porque o fluxo de vapor entra na turbina e é projetado na direção circunferencial e não homogêneo.

As palhetas da região de baixa pressão, mais próximas a descarga da turbina, estão mais expostas ao vapor condensado que pode conter pequenas gotículas de água, isso pode gerar alguns problemas ao se chocar com as palhetas, comprometendo a eficiência da turbina e reduzindo a vida útil das palhetas.

Por isso, nessas paletas podem existir tratamentos superficiais termoquímicos ou até mecânicos para se alterar as propriedades superficial das palhetas para poder suportar ou melhorar o desempenho nesse tipo de situação.

Para tentar amenizar, corrigir ou tentar anular os efeitos de vibração e ressonância nas palhetas, existem projetos de palhetas que utilizam o fio de amarração, que aquele fio ou segmentos de fio que ligam uma palheta.

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