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Cepel lança sistema computacional online para avaliação da vida residual de turbinas

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Cepel lança sistema computacional online para avaliação da vida residual de turbinas

02-10-2018

Na semana de 10 a 14 de setembro, o Cepel instalou a versão final do sistema computacional SOMA-TURBODIAG na usina termelétrica Jorge Lacerda, da Engie S.A, localizada em Capivari de Baixo (SC). A instalação ocorreu, após projeto-piloto realizado pelo Centro na usina para testar o programa, que visa calcular, em tempo real, os danos sofridos durante a operação de turbinas a vapor e prever a vida residual destes equipamentos. 

 

A pesquisadora do Departamento de Materiais, Eficiência Energética e Geração Complementar (DME) Heloisa Furtado, gerente do projeto TURBODIAG, comenta a respeito. “O projeto ‘Avaliação de Integridade de turbinas de geração termelétricas a partir da monitoração e modelagem matemática’, da Carteira de Projetos Institucionais, foi desenvolvido em parceria com as empresas Chesf, CGTEE, Eletrobras, Eletronorte e Engie, que disponibilizou a turbina da Unidade 7 da usina Jorge Lacerda, de 363 MW, para instalação dos sensores de medição e monitoração em tempo real da planta durante sua operação contínua por um período de cinco anos. 

De acordo com Heloisa, como as turbinas são equipamentos dinâmicos, diferentes mecanismos de degradação por fluência e fadiga devem ser levados em consideração simultaneamente durante as análises. Para atingir este objetivo, juntamente com os pesquisadores Bruno Reis Cardoso (DME) e Carlos Frederico Matt (Departamento de Linhas de Transmissão e Equipamentos - DLE), desenvolveram, no âmbito do projeto TURBODIAG, um módulo de cálculo de alta tecnologia, que resultou, inclusive, em pedido de patente  pelo Cepel.  

Bruno afirma que o projeto TURBODIAG foi e continua sendo um manancial de aprendizado contínuo. “Após uma análise rigorosa da literatura, desenvolvemos uma metodologia de cálculo própria, levando em consideração a natureza das grandezas de operação, as propriedades dos materiais dos equipamentos monitorados e os modelos de evolução de dano adotados pela comunidade científica. Com o intuito de aprimorar o conhecimento e utilizar novas abordagens para estimativas de dano e vida remanescente, iniciaremos uma série de ensaios de fluência e fadiga termomecânica, em condições semelhantes à condição operacional de rotores e componentes estáticos de uma turbina a vapor”, ressalta.

 

 

 Integração ao SOMA

  

O monitoramento da vida residual de turbinas requer a aquisição de dados em tempo real de seus parâmetros de operação (pressões, temperaturas, vazões, deformações, etc.), e a aplicação de modelos matemáticos sobre o banco de dados histórico dos equipamentos para calcular os impactos dos regimes de utilização dos mesmos no seu envelhecimento.  Para tanto, o TURBODIAG foi integrado ao SOMA (Sistema Orientado ao Monitoramento de Ativos de Engenharia). 

 

O SOMA, desde a sua origem, foi proposto  pelo Cepel como uma solução robusta e integrada voltada ao monitoramento e à gestão da manutenção de equipamentos do setor elétrico. Sua equipe de desenvolvimento atual é constituída pelos analistas de sistemas João Antonio Ferreira, Diogo Rafael Correa Marques e Alexsandra Santana da Silva, da PUC-Rio, coordenada de janeiro de 2000 a julho deste ano pelo pesquisador Renato Rocha (DLE) e, desde então, pelo pesquisador André Tomaz de Carvalho (DLE).

    

Segundo André, “a integração entre as equipes de diferentes departamentos trouxe uma sinergia fantástica, unindo a expertise do DLE em monitoramento de ativos com os sofisticados métodos de análise de danos de materiais propostos pelo DME. O resultado foi um projeto interdisciplinar que produziu um sistema capaz de prever, dia a dia, de que forma a operação de uma turbina afetará a sua vida remanescente”.  

Diogo Marques acrescenta: “Especificamente para a integração com o TURBODIAG, criamos um canal de comunicação com o SOMA através de algoritmos escritos em linguagem Python, mais usual entre engenheiros e no meio acadêmico, o que facilitou bastante a programação pela equipe do DME.”  

Os algoritmos de análise e cálculo da vida remanescente foram codificados em Python pelo bolsista do Cepel Victor Vieira Maudonet, que está sendo orientado em sua dissertação de mestrado por Bruno Reis Cardoso, dando continuidade ao trabalho desenvolvido na tese de doutorado do pesquisador, defendida em abril de 2017.

 

Participaram da instalação da versão final do SOMA-TURBODIAG na usina Jorge Lacerda: Bruno Reis Cardoso, Diogo Rafael Correa Marques e Heloisa Furtado.