Bancada para medição de fenômeno hidráulico durante a operação de um grupo

gerador como síncrono

Carlos Barreira MARTINEZLeonardo A. B. TORRES

Luís A. AGUIRREViviane P. F. MAGALHÃES

Introdução• Operação de máquinas hidráulicas como

compensadores síncronosFUNÇÃO: 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).

Introdução• Operação de máquinas hidráulicas como

compensadores síncronosDESVANTAGENS:

• 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 àpredadores

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.

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 analizadasa partir dos testes em bancada.

Bancada de testesComponentes do modelo da turbina Francis

Bancada de testes

174 rpmVelocidade especifica

3 HPPotência

0,0260 m3/sVazão

11 mQueda

Dados de projeto do modelo 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

Montagem do Tubo de sucção

Bancada de testes

Esquema gráfico da configuração de montagem

do sistema de medição de pressão

Sensores piezoresistivos

Localização dos nove pontos de

tomada

Injeção de ar

Metodologia dos testesProcedimentos 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

Aquisição de dados

•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

•Foi montada uma placa de aquisição de dados conectada aos nove sensores de pressão

•Adotou-se uma ampla faixa de freqüência de aquisição de forma a se obter resultados que indiquem a freqüência de resposta dos transitórios

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

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.

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.

Agradecimentos