Plantas de geração térmica a gás: turbina a gás, turbocompressor, recuperador de calor, câmara de combustão

Com a publicação pela Editora Interciência do Livro - Máquinas Térmicas de Fluxo - Cálculos Termodinâmicos e Estruturais com os colegas professores Anton e Electo, faltava complementar a coleção sobre o tema Projeto de Máquinas de Fluxo com um livro sobre Turbinas a Gás e Turbocompressores. Como estas duas máquinas operam interdependentes, no que se refere à transformação da energia térmica em energia elétrica, operação esta em ciclo fechado ou aberto complementado por trocadores de calor sem e com mistura dos fluidos componentes em escoamento, resolvi situá-las dentro do contexto das Plantas de Geração Térmica a Gás. Para tanto, tomei como referência o conteúdo de minha tese de Livre Docente - Sistemática para Estudos Preliminares de Instalações com Turbinas a Gás, atualizando e ampliando, particularmente no que se refere à sistematização do cálculo e dimensionamento dos quatros principais componentes da Planta: Turbina a Gás; Turbocompressor; Câmara de Combustão e Recuperador de Calor. Tendo por base esta referência, o Livro foi estruturado e desenvolvido, de modo que no seu último capítulo pudesse ser feito o esboço cotado, em planta e elevação da ocupação do sítio previsto para a implantação, partindo do arranjo de seus componentes. Para tanto, foram desenvolvidos e validados, sequencialmente algoritmos tendo como referência uma Planta de Geração Térmica a Gás de 10 (MW) de potência em circuito aberto com recuperação de calor. A fim de atender esta necessidade,os estudos desenvolvidos no capítulo 1 permitiram fixar a relação de compressão para o turbocompressor e a temperatura no início da expansão na turbina a gás e com isto, gradativamente ir avançando nos cálculos e nos desenhos de modo a obter uma primeira visão espacial da Planta. No caso do Turbocompressor e das Turbinas a Gás, foram desenvolvidos e aplicados estudos que permitiram estabelecer número de estágios, dimensionamento estágio por estágio e número de aletas e pás em cada um dos respectivos estágios. Gostaria de lembrar aqui, que o Projeto de uma Planta Térmica a Gás para geração de energia elétrica é um projeto complexo que envolve uma equipe especializada, porém por mais complexo que seja qualquer empreendimento, sempre é possível fazer sua decomposição de modo que sua parte principal, o denominado “coração do empreendimento” seja destacado. No caso em estudo, é a Máquina de Fluxo Turbina a Gás que realiza a transformação da energia primária, a térmica, em trabalho mecânico observando, em última análise a Equação de Euler para as Máquinas de Fluxo. Com este “coração” definido a ele, vão sendo agrupados e definidos os demais componentes que formarão o arranjo básico de geração, objetivo principal deste Livro. Isto feito, o restante são complementos para tornar sua implantação e operação segura e confiável sob todos os aspectos, com destaque para os ambientais, de segurança, confiabilidade e conforto.