Bancada para medição de fenômeno hidráulico durante a operação de um grupo gerador como síncrono

1. Bancada para medição de fenômeno hidráulico durante a operação de um grupo gerador como síncrono Carlos Barreira MARTINEZ Leonardo A. B. TORRES Luís A. AGUIRRE Viviane P. F. MAGALHÃES

2. Introdução • Operação de máquinas hidráulicas como compensadores síncronos • FUNÇÃO:injetar reativo na rede e estabilizar o sistema • VANTAGENS: • Correção do fator de potência; • Possibilita que a máquina opere a vazio,rodando como um motor ou gerador superexcitado; • Mantêm a máquina "rodando" e pronta para entrar em carga a partir de um aumento de demanda, reduzindo tempo de inoperância; • Para rodar a máquina como motor injeta-se ar na cavidade (rodar a vazio=economia de energia).

3. Introdução • Operação de máquinas hidráulicas como compensadores síncronos • DESVANTAGENS: • Procedimento de expulsão da bolha ar injetada na cavidade da turbina durante a partida da máquina pode causar danos à ictiofauna local. • Possíveis danos: • Exoftalmia • Hemorragias • Choques mecânicos • Perda de direcionamento e conseqüente susceptibilidade à predadores

4. Motivações para o trabalho • Falta de conhecimentos específicos a cerca de fenômenos hidráulicos decorrentes de procedimentos de partida de máquinas hidráulicas; • Dificuldade inerentes à realização de testes em protótipo ( tubo de sucção e canal de restituição); • Impactos significativos sobre a biota local decorrente da operação da máquina como compensador síncrono.

5. Objetivos • Montagem de bancada de teste que permita a observação em laboratório do fenômeno físico que ocorre durante a operação de um grupo gerador como síncrono; • Mapear os níveis de pressão e visualizar o fenômeno; • Identificar possíveis manobras operativas que poderão ser reproduzidas e analizadas a partir dos testes em bancada.

6. Bancada de testes Componentes domodelo da turbina Francis

7. Bancada de testes Dados de projeto domodelo da turbina Francis Curvas de potência da turbina Francis em função da velocidade angular, em diferentes aberturas das pás. As curvas de nível representam o rendimento da máquina em porcentagem

8. Bancada de testes Montagem do Tubo de sucção

9. Esquema gráfico da configuração de montagem do sistema de medição de pressão

10. Sensores piezoresistivos Localização dos nove pontos de tomada Injeção de ar

11. Metodologia dos testes Procedimentos básicos • Impõem-se uma rotação na turbina de 1700 rpm; • Mantém-se a pressão na entrada (manômetro tipo Bourdon) em 3kgf/cm2; • Fechar a válvula esférica à montante da turbina; • Injeta-se ar na carcaça da máquina; • Dispara-se o sistema de aquisição de dados. • Realiza-se abertura da válvula de forma lenta ou rápida

12. Aquisição de dados • Foi montada uma placa de aquisição de dados conectada aos nove sensores de pressão • A captura dos sinais da placa de aquisição é realizada através de um micro computador equipado com um programa específico que permite uma amostragem em tempo real maior do fenômeno estudado • Adotou-se uma ampla faixa de freqüência de aquisição de forma a se obter resultados que indiquem a freqüência de resposta dos transitórios

13. Resultados esperados MAPEAR a variação da pressão no tubo de sucção durante a entrada em carga operando como síncrono ( principalmente quando a máquina opera como motor) CONFRONTAR com as capacidades de resistência a pressões e sub-pressões de peixes nativos com o intuito de fornecer subsídios para a avaliação dos reais efeitos da operação do síncrono sobre a ictiofauna local

14. CONCLUSÕES A bancada possui um conjunto de sensores e um sistema de aquisição de dados que permite o monitoramento da vazão, pressão de entrada, e do perfil de pressões no tubo de sucção de um modelo de turbina hidráulica. A partir de um protocolo de ensaios pode-se acompanhar os fenômenos hidráulicos decorrentes da operação desse grupo gerador operando sob a condição de grupo síncrono. Os resultados serão utilizados para se compreender qual a variação da pressão no tubo de sucção de uma máquina hidráulica durante a entrada em carga de um sistema operando como síncrono, principalmente quando a máquina opera como motor.

15. Devido ao fato do equipamento ser de pequeno porte e robusto pode-se visualizar duas situações quais sejam: • A máquina como motor "batendo água" (situação incomum); • Operando a vazio como costumeiramente, injetando-se ar na cavidade da máquina (com um menor consumo de energia). • Os resultados obtidos quando confrontados com as capacidades de resistência a pressões e sub-pressões de peixes nativos irão fornecer subsídios para a avaliação dos reais efeitos da operação de grupos operando como síncrono sobre a ictiofauna local.

16. Agradecimentos