O que é uma turbina a vapor?
Uma turbina a vapor é um dispositivo capaz de converter a energia térmica em vapor pressurizado em movimento rotativo. Esse movimento rotativo é frequentemente utilizado em usinas de energia para gerar eletricidade, embora possa ter outras aplicações também. O princípio básico por trás das turbinas a vapor foi escrito pela primeira vez no século I dC, enquanto a moderna turbina a vapor não foi projetada até 1884.
A primeira turbina a vapor moderna foi projetada por Sir Charles Parsons. Foi utilizado, em conjunto com um dínamo, para gerar 7,5 kW de potência. Logo após sua invenção, o dispositivo encontrou uso primário em usinas de energia em todo o mundo e a bordo de embarcações navais. Os motores a vapor alternativos anteriores eram menos eficientes e mais difíceis de adaptar para uso a bordo de navios, exigindo sistemas complicados em vez de um simples mecanismo de acionamento direto.
As turbinas a vapor utilizam o princípio de permitir que o vapor pressurizado se expanda em estágios controlados. Cada turbina pode ser composta por várias turbinas de impulso e reação, cada uma das quais permite que o vapor se expanda e gire as pás ou baldes dentro do dispositivo. A maioria das turbinas a vapor emprega essas duas variações em conjunto, com as turbinas de impulso operando sob alta pressão e baixa pressão sendo utilizada para as turbinas de reação. A diferença entre os dois é que a variedade de impulsos usa um bico para introduzir vapor de alta velocidade nos rotores, enquanto os rotores nas turbinas de reação são eles próprios um tipo de bico.
O arranjo de turbinas de impulso e reação dentro de uma turbina a vapor pode efetivamente tornar o sistema muito eficiente. Ao fazer uso de pressão alta e baixa e fazer com que o vapor funcione em cada estágio de sua expansão, o processo pode permanecer altamente isentrópico . Isso significa simplesmente que a entropia que entra no sistema é semelhante à que sai. O outro benefício do projeto é que a rotação das turbinas cria movimento rotativo, o que pode ser ideal para geração de energia e pás de giro ou outros mecanismos de acionamento em navios.
Uma grande porcentagem de toda a energia gerada no mundo utiliza geradores de turbinas a vapor. Eles estão presentes tanto nas usinas de combustível fóssil quanto nas usinas nucleares, com o antigo queimando carvão ou óleo para aquecer a água ao vapor, e o último contando com uma reação de fissão nuclear para gerar o vapor. Além disso, é gerada alguma energia utilizando um processo conhecido como energia solar focalizada . Esse tipo de usina pode usar o sol para produzir vapor que pode transformar turbinas a vapor.