A turbina a vapor utiliza o vapor a alta pressão produzido por uma caldeira para colocar em movimento as pás do rotor.

Como qualquer máquina, possuem reguladores [mecânicos ou, mais recentemente, electrónicos] que regulam a quantidade de vapor que entra conforme a velocidade de rotação do rotor. Este fenómeno é importante quando, por exemplo em mau tempo, existem variações da carga aplicada ao hélice, devidos à ondulação e sua eventual emersão da água, o que provocaria o desarvoramento da turbina e consequentes danos à mesma. Em instalações terrestres, a variação da carga eléctrica tem exactamente o mesmo efeito.
 
As turbinas na generalidade são constituídas por dois ou mais andares de diferentes pressões, sendo cada um desses andares constituído por conjuntos de rodas de turbina e coroas ou distribuidores, conforme são turbinas de reacção e turbinas de acção ou impulso. A existência destes vários andares deve-se ao aproveitamento da energia contida no vapor, que à medida que se expande vai decrescendo, assim como a sua pressão. Assim, o vapor ao sair de um andar regressa à caldeira onde é re-aquecido antes de voltar a entrar na turbina num andar de menor pressão.

Como foi já dito, existem dois tipos de turbinas, de reacção e de acção, mas antes de explicarmos o seu funcionamento e de salientarmos as diferenças entre estes dois tipos, identifiquemos cada um dos seus constituintes, indiferentemente de pertencer a uma turbina de acção ou de reacção.


O rotor

O rotor é o órgão móvel da turbina. É constituído pelo veio [ou eixo] e pelas rodas de turbina e apoia-se no estator através de chumaceiras.

Estator

É o invólucro que envolve o rotor da turbina e lhe serve de apoio. Pode também ser chamada de carcaça ou caixa. Apoia-se à estrutura do navio por meio de sapatas, instaladas a vante e a ré, sendo que as de vante permitem um pequeno deslocamento axial, tendo em conta as dilatações devidas a variações de temperatura que, durante o seu funcionamento, a turbina adquire. Qualquer dilatação da turbina é referenciada em relação ao indicador que não sofre os efeitos da temperatura. Este indicador é importante na medida que valores anormais são indicativos de problemas funcionais da turbina, que se não fossem perceptíveis poderiam levar à sua inutilização. A vedação do veio é feita a través de uma série de estrias que se comportam como um longo e torduoso labirinto para quaisquer fugas de vapor. O seu objectivo não é anular as fugas de vapor mas sim diminuí-las. Nas turbinas de alta pressão, o vapor que consegue passar através da vedação é recolhido e canalizado para uma parte da instalação de menor pressão. Nas turbinas de baixa pressão é perdido.



As chumaceiras

São os apoios no estator sobre os quais se apoia o rotor, tanto axial como verticalmente.

As chumaceiras de apoio axial, denominadas chumaceiras de impulso, servem para suportar o deslocamento axial do rotor, provocado pelo impulso do vapor nas pás do rotor; o outro tipo de chumaceiras, denominadas chumaceiras de apoio, suportam simplesmente o peso do rotor. 



O sistema de lubrificação

A lubrificação da turbina tem em vista a diminuição do atrito entre as chumaceiras do rotor e da caixa e prevenir sobreaquecimentos nocivos ao seu bom funcionamento.

Um óleo de lubrificação deve, para assegurar um bom funcionamento:

• Refrigerar as superfícies que lubrifica
• Proteger essas superfícies da corrosão, através da incorporação de aditivos
• Transportar as impurezas geradas por desgaste normal ou por anomalia que poderiam provocar gripagem
  

Devido às altas exigências e grandes "encargos" a que está sujeito, o óleo de lubrificação deve ser monitorizado periodicamente, para detectar qualquer degradação ou anomalia das suas propriedades em cima enunciadas. Conforme a dimensão da turbina, varia o método de lubrificação:

• Para turbinas pequenas [que funcionam a pequenas temperaturas e pressões] podem ser utilizadas simples chumaceiras de rolamentos com massa consistente
• Para turbinas de médio porte [que funcionam a temperaturas até 300 ºC] utiliza-se a chumaceira de anel em banho de óleo
• Para turbinas de grande porte e potência, o óleo circula por meio de bombas, a partir de um reservatório ao qual regressa depois de ter lubrificado e refrigerado as chumaceiras e demais órgãos sujeitos a movimentos e a altas temperaturas
  

A lubrificação forçada para turbinas de grande porte pode ser de dois tipos:

• Circulação por gravidade
• Circulação forçada
  

A lubrificação por gravidade é muito segura, sendo por isso aplicada em muitas unidades industriais, incluindo navios. Contudo, é muito volumosa devido à necessidade de armazenar grandes quantidades de óleo [cerca de 4 – 7 litros de óleo por cavalo instalado]. Este motivo, por outro lado, aumenta a longevidade do óleo. A lubrificação efectua-se pela pressão do óleo contido nos tanques de gravidade sobre o óleo que está encanado, forçando-o a passar pelos filtros e demais órgãos que constituem o sistema de lubrificação.

A lubrificação forçada é muito semelhante à lubrificação por gravidade, sendo que o facto de ter bombas que comprimem o óleo faz com que os grandes tanques de gravidade sejam desnecessários, diminuindo aí o volume da instalação e a quantidade de óleo necessária ao seu funcionamento.

A filtragem do óleo de lubrificação e a sua centrifugação são de suma importância, dado que quaiquer partículas que o óleo possa transportar são passível de causar danos catastróficos à turbina.


As pás

As pás fixas, nas turbinas de reacção, são pás semelhantes às pás móveis que têm como função orientar o fluxo do vapor de modo a incidir com a melhor direcção nas pás móveis. Nas turbinas de acção, não existem pás fixas mas sim tubeiras, cuja função é transformar a entalpia do vapor em velocidade. Em ambos os casos, estão montadas na caixa da turbina. As pás móveis, i.e., constituintes do rotor, são as responsáveis pela conversão da energia contida no fluxo de vapor em energia mecânica. A cada anel composto por conjunto de pás radiais móveis dá-se o nome de roda de turbina e ao conjunto de tubeiras ou pás fixas o nome de distribuidor ou coroa, conforme se a turbina é de acção ou reacção, respectivamente.




Viradores

São equipamentos que mantêm o rotor de grandes turbinas a girar quando são desligadas para permitir um arrefecimento mais uniforme do mesmo, evitando, assim, flexões e gradientes térmicos prejudiciais à integridade de todo o equipamento. São são indispenveis em grandes instalações termo-eléctricas mas inexistentes a bordo de navios.


Caixa redutora

Grande e pesado conjunto de engrenagens cujo objectivo é reduzir o número de rotações por minuto e aumentar o binário a transmitir ao hélice. O seu uso é imperativo e têm como grandes desvantagens o seu peso e dimensões.