Introdução
Todas as máquinas térmicas operam segundo um ciclo termodinâmico.
Em alguns casos, o fluido de trabalho sofre uma série de processos, mas retorna ao estado inicial. Este é o caso das centrais a vapor e diz-se que operam em ciclo fechado.
Em outros casos, o fluído de trabalho não passa por um ciclo termodinâmico, apesar de passar por um ciclo mecânico.
Isto significa que o fluído de trabalho no final do processo apresenta uma combinação química diferente ou está em um estado termodinâmico diferente do original.
Este é o caso dos motores de combustão interna e das turbinas a gás e diz-se que funcionam em ciclo aberto.
As máquinas térmicas também podem ser classificadas em: combustão interna e combustão externa.
Na máquina de combustão externa o fluído de trabalho é completamente separado do ar e do combustível.
O calor da combustão é transferido para o fluído de trabalho através de trocadores de calor.
O exemplo da máquina de combustão externa é a caldeira a vapor. O fluído de trabalho é a água e ele não entra em contato com os gases da combustão.
Na máquina de combustão interna o fluído de trabalho é a mistura de gases formados pela combustão.
As principais máquinas de combustão interna são os motores de combustão interna e as turbinas a gás.
A grande vantagem das máquinas de combustão interna é a ausência de trocadores de calor no fluído de trabalho.
Isto simplifica o projeto e reduz as perdas inerentes aos processos de transferência de calor.
Do ponto de vista de geração de energia elétrica as seguintes máquinas térmicas são importantes:
- Turbinas a Vapor;
- Turbinas a Gás;
- Motores de Combustão Interna;
- Máquinas auxiliares;
- Chiller de Absorção;
- Caldeiras;
- Trocadores de Calor.
As turbinas a vapor podem ser utilizadas em qualquer usina termelétrica, mas são largamente empregadas em termelétricas que utilizam combustíveis sólidos; carvão, urânio e biomassa.
As turbinas a gás podem ser utilizadas em usinas termelétricas que utilizam combustível gasoso ou combustível líquido leve.
Finalmente, os motores de combustão interna podem ser utilizados em termelétricas movidas a combustível líquido e gasoso.
A escolha da máquina térmica a ser utilizada é função dos aspectos econômicos e do combustível utilizado.