Neste e-mail apresento instruções claras de como calcular a vazão máxima de vapor que é possível passar pelos bocais da turbina.

Quando nosso Engenheiro Alisson fez testes da turbina com carga, foi constatado que quando a turbina operou com apenas uma válvula de controle (conectada a tubulação menor de admissão da turbina, que alimenta apenas 4 bocais do injetor) a vazão indicada pelo medidor da caldeira era de 14,5 ton/h (quando a pressão na câmara de vapor da turbina marcou 25Bar e a temperatura no Header era de 350C).

Para demonstrar que é fisicamente impossível passar 14,5 ton/h de vapor através dos 4 bocais da turbina, apresento aqui uma demonstração de como calcular a vazão máxima de vapor para uma determinada área de passagem.

A Solidda possui um software específico para este fim. Mas para tornar o cálculo mais simples e torná-lo de certa forma “independente”, os cálculos aqui apresentados são baseados no programa do fabricante de válvulas TLV, disponível em:

http://www.tlv.com/global/LA/calculator/steam-flow-rate-through-orifice.html

Os resultados de cálculo obtidos com este programa são basicamente os mesmos que obtemos com o nosso programa próprio para cálculo de turbinas.

Este é um programa para cálcular a vazão de um vapor através de um orifício circular com um diâmetro conhecido. Abaixo demonstro como é possível calcular a área de passagem de 4 bocais da turbina (em mm²). Na sequência encontraremos um diâmetro equivalente para uma área circular de mesma seção (para um circulo com a mesma área em mm²).

O Injetor da turbina se conecta as válvulas de controle conforme a figura abaixo:

Para medir a área de passagem de cada bocal, basta medir a altura “h” e a garganta “g” do bocal, conforme figura abaixo (nos da sólida energia já possuímos estes valores, mas o injetor está desmontado de maneira que qualquer um poderá fazer esta medição):

Com os valores de ‘h’ e ‘g’ medidos em “mm”, a área de passagem de cada bocal pode ser calculada conforme equação abaixo:

Aporbocal=g .h (mm²)

Portanto a área de passagem de “N” bocais (por câmara de vapor) pode ser calculada segundo a expressão:

Apassagem¿=N . A porbocal (mm²)

Para calcular a vazão máxima de vapor através desta área de passagem utilizando o programa da TLV, calculamos um diâmetro equivalente:

π . D2

4=A passagem→

D=√ 4. Apassagemπ

Os valores medidos pelo Rubens em campo, para “g” e “h” estão apresentados abaixo:

g 8,3mmh 17,5mm

Os valores medidos na Solidda Energia para “g” e “h” com equipamentos adequados (e que resultarão em um valor maior de vazão, por isso serão utilizados nos cálculos adiante) foram:

g 9,3mmh 17,5mm

Os resultados da área de cada bocal, da área de passagem total na câmara que alimenta 4 bocais (N=4) e o diâmetro equivalente para esta área são apresentados abaixo:

Aporbocal 162.75mm²N 4

Apassagem¿651mm²

D 28.8mm

Agora podemos utilizar o programa da TLV para efetuar o cálculo da vazão máxima de vapor em uma área de passagem de 581mm² :

1) Acessar o sitehttp://www.tlv.com/global/LA/calculator/steam-flow-rate-through-orifice.html

2) Clicar no botão “Mostrar Opciones Avanzadas”

3) Preencher os seguintes campos:

-Pressão primária (pressão na câmara de vapor) = 25 BarG

-Pressão secundária (pressão na saída do bocal) = 6 BarG (quanto mais baixo o valor da pressão secundária maior será o valor da vazão, até um limite no qual a vazão não aumenta. Neste caso 6BarG fornece a vazão máxima)

-Diâmetro do orifício (D) = 28.8mm (que é o diâmetro de uma área circular com seção igual à área de passagem dos 4 bocais)

-Coeficiente de Descarga = 1 (varia entre 0 e 1. 1 corresponde a um bocal sem perdas por atrito, que fornece a máxima vazão possível para a determinada queda de pressão)

-Temperatura do vapor (temperatura na câmara de vapor) = 350°C.

Portanto, nota-se que a vazão máxima de vapor através da câmara de vapor conectada aos 4 bocais é de 9,16ton/h conforme o cálculo da TLV (que é um programa independente).

O programa próprio da Solidda energia, próprio para o cálculo de turbinas, concorda com este valor. Lembrando que neste caso o coeficiente de descarga adotado foi de 1, valor que não ocorre na prática pois sempre existem perdas, e o coeficiente de descarga é sempre menor que 1.

Por outro lado, o medidor de vapor da caldeira indicava no mesmo instante uma vazão de 14,5ton/h, que conforme demonstrado, não poderia passar através da área de seção dos 4 bocais.

Este texto forneceu ferramentas suficientes para que qualquer um possa calcular a vazão máxima de vapor através das câmaras de vapor da turbina. O injetor está desmontado, portanto as medidas podem ser conferidas por qualquer pessoa para validação destas conclusões.