{"id":92004,"date":"2023-04-19T13:01:36","date_gmt":"2023-04-19T16:01:36","guid":{"rendered":"https:\/\/mercuriopartners.com.br\/?p=92004"},"modified":"2023-04-19T16:46:05","modified_gmt":"2023-04-19T19:46:05","slug":"ciclos-termodinamicos-termeletricas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mercuriopartners.com.br\/en\/ciclos-termodinamicos-termeletricas\/","title":{"rendered":"Entenda os diferentes ciclos termodin\u00e2micos em termel\u00e9tricas"},"content":{"rendered":"

Escrito por Jo\u00e3o Lucas Soares<\/em><\/p>\n

Cerca de 22% da matriz el\u00e9trica brasileira \u00e9 termel\u00e9trica e, embora a terminologia da palavra seja simples (\u201ctermo\u201d diz respeito a calor, temperatura, e \u201cel\u00e9trica\u201d a eletricidade), existem diferentes tipos de usinas termel\u00e9tricas (UTEs). Todas as UTEs t\u00eam como princ\u00edpio de funcionamento uma m\u00e1quina t\u00e9rmica acoplada a um gerador.<\/p>\n

Entendendo o termo: <\/strong>M\u00e1quina t\u00e9rmica<\/span> \u00e9 um dispositivo capaz de gerar trabalho mec\u00e2nico (energia em forma de movimento) a partir de calor, atrav\u00e9s de processos termodin\u00e2micos em um fluido de trabalho. A defini\u00e7\u00e3o parece abrangente, visto que diversos aparelhos capazes de transformar calor em trabalho mec\u00e2nico foram inventados e aperfei\u00e7oados ao longo do tempo.<\/p>\n

Em geral, uma m\u00e1quina t\u00e9rmica opera em ciclos termodin\u00e2micos. Isso significa que o fluido de trabalho sofre processos (altera\u00e7\u00e3o de volume, temperatura e\/ou press\u00e3o) e retorna ao estado inicial. Em alguns casos, como motores a combust\u00e3o e turbinas, isso n\u00e3o ocorre, ainda que o equipamento opere segundo um ciclo mec\u00e2nico. Tais ciclos s\u00e3o chamados de \u201cciclos abertos\u201d.<\/p>\n

Em usinas termel\u00e9tricas, existem 4 tipos de m\u00e1quinas t\u00e9rmicas utilizadas:<\/strong><\/p>\n

(i) motores de combust\u00e3o ciclo Otto;<\/p>\n

(ii) motores de combust\u00e3o ciclo Diesel;<\/p>\n

(iii) turbinas (ciclo Brayton);<\/p>\n

(iv) unidade motora a vapor ciclo Rankine. Os motores a combust\u00e3o e turbinas utilizam ar como fluido de trabalho e o ciclo Rankine utiliza a \u00e1gua.<\/p>\n

Ciclo Otto e Diesel<\/h2>\n

O ciclo Otto e o ciclo Diesel s\u00e3o semelhantes entre si, visto que ambos realizam trabalho atrav\u00e9s do movimento de pist\u00f5es em um cilindro. O ciclo \u00e9 dado por 4 etapas (processos termodin\u00e2micos):<\/p>\n

(i) admiss\u00e3o e compress\u00e3o de ar + combust\u00edvel;<\/p>\n

(ii) combust\u00e3o da mistura ar + combust\u00edvel;<\/p>\n

(iii) expans\u00e3o dos produtos da combust\u00e3o;<\/p>\n

(iv) rejei\u00e7\u00e3o de calor dos produtos da combust\u00e3o.<\/p>\n

Existem pequenas diferen\u00e7as entre o ciclo Diesel e o Otto, entre elas o tipo de combust\u00e3o, o tamanho do percurso do pist\u00e3o, e a necessidade de centelha para a combust\u00e3o no ciclo Otto. Geralmente, ciclos Otto utilizam g\u00e1s natural, gasolina ou etanol como combust\u00edvel e, ciclo Diesel, como o pr\u00f3prio nome sugere, utiliza diesel ou biodiesel.<\/p>\n

Ciclo de Brayton<\/h2>\n

O ciclo de Brayton (turbinas), por sua vez, tem um funcionamento diferente, embora tamb\u00e9m seja um ciclo aberto. Ele se inicia com o ar sendo comprimido atrav\u00e9s de um compressor. Ap\u00f3s a compress\u00e3o, o ar vai para uma c\u00e2mara de combust\u00e3o, onde ocorre a mistura com o combust\u00edvel e ent\u00e3o acontece a combust\u00e3o. Em seguida, com alta press\u00e3o e temperatura, o ar \u00e9 expandido e passa por uma turbina, fazendo-a girar. A turbina e o compressor compartilham o mesmo eixo, de modo que a compress\u00e3o de ar ocorra a partir do movimento da turbina e, neste mesmo eixo, acopla-se o gerador, respons\u00e1vel por transformar a energia mec\u00e2nica em energia el\u00e9trica.<\/p>\n

S\u00e3o comuns ciclos com 2 est\u00e1gios de compress\u00e3o (2 compressores) e 2 est\u00e1gios de expans\u00e3o (2 turbinas). Da mesma forma, tamb\u00e9m \u00e9 comum a inclus\u00e3o de um trocador de calor entre os gases quentes que saem da turbina e o ar comprimido ap\u00f3s o compressor. Isso faz com que a efici\u00eancia do ciclo melhore.<\/p>\n

Ciclo de Rankine<\/h2>\n

Por fim, temos o ciclo de Rankine, utilizado em t\u00e9rmicas a carv\u00e3o, nucleares, biomassa e g\u00e1s natural. \u00c9 um ciclo fechado que utiliza a \u00e1gua como fluido de trabalho, diferente dos outros ciclos que utilizam combust\u00edvel. Nele, primeiramente a \u00e1gua \u00e9 bombeada para uma caldeira, que \u00e9 aquecida at\u00e9 virar vapor. O vapor, por sua vez, expande passando por uma turbina e, ap\u00f3s perder temperatura e press\u00e3o na expans\u00e3o, passa por um condensador, onde retorna ao estado l\u00edquido. A mudan\u00e7a de estado da \u00e1gua ocorre por 2 grandes motivos: \u00e9 mais f\u00e1cil bombear \u00e1gua no estado l\u00edquido do que gasoso e, al\u00e9m disso, a turbina tem maior rendimento e vida \u00fatil quando se utiliza g\u00e1s (vapor).<\/p>\n

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Ciclos termodin\u00e2micos em termel\u00e9tricas<\/em><\/figcaption><\/figure>\n

Tamb\u00e9m \u00e9 comum nesse ciclo algumas melhorias para que sua efici\u00eancia aumente, como: compress\u00e3o ou expans\u00e3o em 2 ou mais est\u00e1gios, aquecimento da \u00e1gua entre os 2 est\u00e1gios de compress\u00e3o, entre outros. O processo de condensa\u00e7\u00e3o do ciclo Rankine, em geral, exige muita \u00e1gua, pois utiliza da troca de calor entre \u00e1gua corrente (fria) e a \u00e1gua do ciclo (quente) para que haja a sua condensa\u00e7\u00e3o. Quando o suprimento de \u00e1gua \u00e9 limitado, pode-se utilizar uma torre de resfriamento. O lan\u00e7amento de \u00e1gua morna ou quente pode causar polui\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica nos corpos d\u2019\u00e1gua e, por isso, deve seguir as diretrizes ambientais locais.<\/p>\n

Tamb\u00e9m \u00e9 comum associar ciclos Brayton e Rankine, no chamado de \u201cciclo combinado\u201d. Utilizam-se os gases quentes que saem da turbina (Brayton) para aquecer a \u00e1gua na caldeira do ciclo Rankine, tornando o processo mais eficiente. O ciclo Rankine tem um maior tempo de acionamento, comparado com os ciclos Brayton, Otto e Diesel.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Todas as UTEs t\u00eam como princ\u00edpio de funcionamento uma m\u00e1quina t\u00e9rmica acoplada a um gerador. Em geral, uma m\u00e1quina t\u00e9rmica opera em ciclos termodin\u00e2micos e, no texto escrito pelo Jo\u00e3o Lucas Soares, trazemos as diferen\u00e7as entre eles.<\/p>","protected":false},"author":3,"featured_media":92008,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_monsterinsights_skip_tracking":false,"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","ast-disable-related-posts":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[151,152,153,154],"tags":[201,293,294],"class_list":["post-92004","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-trading","category-destaque","category-capital","category-energy","tag-termicas","tag-usinas-termeletricas","tag-ciclos-termodinamicos"],"acf":[],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t