Estudo de
Vida Útil Econômica e Taxa de
Depreciação
VOLUME 2 / 2
Escola Federal de Engenharia de Itajubá
CERNE - Centro de Estudos em Recursos Naturais e Energia
Novembro 2000
Reator Nuclear
RESUMO
o núcleo do reator. O núcleo do reator é o centro
O Reator Nuclear é o equipamento responsável
da geração nuclear de calor e ele é composto de
pela geração da potência térmica numa usina
Elementos Combustíveis os quais, podem conter:
nuclear. A partir de 1942, quando o primeiro
barras de controle, elementos absorvedores como
Reator Nuclear foi criticalizado (com a reação
veneno queimável, fontes neutrônicas, restritores
nuclear
de fluxo e componentes da instrumentação
auto-sustentada
e
controlada),
uma
variedade de reatores têm sido projetados e
nuclear
colocados
diferentes
produzidos nas últimas décadas possuem em
propósitos, como: conversão de U238 em Pu239,
média as potências térmicas de 1900, 2750 e
produção de vapor, irradiação médica, pesquisas,
3800 MWt correspondentes a plantas de 2, 3 e 4
entre outros. Os principais reatores usados na
circuitos de refrigeração. Esta descrição é típica
produção de vapor são: Reator Refrigerado a Gás
para
(Gas Cooled Reactor), Reator Inglês – Magnox
Westinghouse, como os das usinas brasileiras,
(Magnox Reactor), Reator Avançado Refrigerado
podendo ter pequenas variações em função da
a Gás (Advanced Gas Cooled Reactor), Reator a
potência térmica de cada um. Nela estão
Alta Temperatura (High Temperature Reactor),
colocadas as funções dos principais componentes
Reator Moderado a Água (Water Moderated
do Reator Nuclear e suas descrições. Da
Reactor), Reator de Água Pressurizada (PWR –
manutenção é feito uma descrição considerando
Pressurized Water Reactor), Reator de Água em
os principais programas de manutenção para este
Ebulição (BWR – Boling Water Reactor), Reator
equipamento e uma análise sobre a vida útil do
Canadense – CANDU (CANDU Reactor), Reator
equipamento como um todo. O fabricante utiliza o
de Água Pesada (Steam Generating Heavy Water
valor de 40 anos para a vida útil do Reator
Reactor) e Reator Rápido (Fast Reactor). O Brasil
Nuclear. Entretanto, o programa nuclear mundial
no seu programa nuclear optou pelo Reator de
ocorreu na décadas de 70 e 80. Assim sendo, não
Água
como
existe experiência suficiente para este valor de
como
vida útil estipulado pelo fabricante.
em
operação
Pressurizada
combustível
o
-
Urânio
PWR,
para
usando
enriquecido
e
interna.
Reatores
Os
PWR
Reatores
com
Nucleares
licença
da
refrigerante e moderador a água leve. O Reator de
Água Pressurizada, daqui para a frente chamado
I. FUNÇÕES DO SISTEMA
de Reator Nuclear é o conjunto formado pelo vaso
O núcleo do reator tem a função de gerar energia
do reator, os internos superiores e inferiores, os
térmica, a partir do processo de fissão, sendo esta
mecanismos de acionamento das barras de
energia absorvida pelo refrigerante do reator, que
controle, a instrumentação interna, o moderador e
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 361 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
a conduz aos geradores de vapor, onde é
O Vaso possui uma tampa aparafusada que
transferida para o circuito secundário.
permite a troca de Elementos Combustíveis, a
remoção e a remontagem dos Internos do Núcleo.
O controle da potência do Reator, a compensação
Na
tampa
estão
as
penetrações
para
os
dos efeitos de reatividade e o desligamento rápido
Mecanismos de Acionamento das Barras de
do Reator são feitos através da variação da
Controle e para a Instrumentação Nuclear Interna.
concentração de boro no sistema de refrigeração
do reator ou através da inserção/retirada de
As Estruturas Internas têm as funções de suportar
barras de controle, obedecendo os critérios a
o peso dos Elementos Combustíveis e mantê-los
seguir.
na posição correta; guiar as Barras de Controle
•
•
•
variações lentas de potência: pela variação
para
da
proporcionar
concentração
de
boro
e
pela
garantir
movimentações
uma
distribuição
suaves;
uniforme
de
inserção/retirada de barras de controle;
refrigerante entre as varetas dos Elementos
variações rápidas de potência: somente
Combustíveis e atuar como blindagem para o
pela movimentação de barras de controle;
Vaso de Pressão.
desligamento rápido do reator: somente
II.2. ELEMENTOS COMBUSTÍVEIS
pela inserção das barras de controle.
Os Elementos Combustíveis são formados pela
Assim, a função das barras de controle, é
combinação de 236 varetas combustíveis e 20
controlar de forma direta as reações em cadeia,
tubos guias para as varetas das barras de
mediante a absorção de nêutrons térmicos e
controle, dispostos todos em uma matriz 16x16.
epitérmicos, originando mudanças rápidas de
reatividade, quando se movem no interior do
O Núcleo de um Reator PWR de 1300 MWe,
núcleo do reator.
como
Angra
2,
contém
193
Elementos
Combustíveis (Angra 1 contém 121), arranjados
da forma mais adequada para um vaso de
II. DESCRIÇÃO DO SISTEMA
pressão cilíndrico.
II.1. VASO DE PRESSÃO E SEUS INTERNOS
O Vaso de Pressão tem a função de conter a fonte
Cada Elemento Combustível pode conter um
geradora de calor nuclear, as estruturas internas e
conjunto de controle, um conjunto absorvedor,
conduzir adequadamente o fluxo de refrigerante.
uma fonte de nêutrons ou um restritor de fluxo, de
acordo com sua posição no núcleo.
É fabricado em aço especial de alta resistência,
pois, tem que suportar elevadas pressões e
A estrutura do Elemento Combustível (esqueleto),
temperaturas
além de manter as varetas de combustível em
e
o
bombardeio
nêutrons e outras radiações.
contínuo
de
suas respectivas posições e garantir o correto
alinhamento das Barras de Controle, possibilita
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 362 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
um manejo seguro do Elemento Combustível
Todo o conjunto é de aço inoxidável, sendo que
dentro e fora da usina.
as varetas de combustível são de uma liga
especial, denominada zircaloy.
O esqueleto do elemento combustível consta de 9
grades espaçadoras, 20 tubos guia para as barras
II.3. MATERIAIS DE CONTROLE
de controle e dois bocais terminais, um superior e
O
outro inferior.
compensação dos efeitos de reatividade e o
Controle
da
potência
do
Reator,
a
desligamento rápido do Reator são feitos através
Os tubos guias se unem às grades espaçadoras
da variação da concentração de boro no Sistema
através de pontos de solda. Para conexão destes
de Refrigeração do Reator ou através da
tubos aos bocais superior e inferior existem
inserção/retirada de Barras de Controle.
acoplamentos por roscas especiais.
A variação da concentração de boro é feita pelo
As varetas de combustível se fixam à grade
Sistema de Controle Químico e Volumétrico.
espaçadora por meio de duas molas.
Um reator PWR de 1.300 MWe, possui 61
Os tubos guias tem a finalidade de orientar as
conjuntos de controle enquanto que um reator de
barras de controle e freiá-las hidraulicamente
650 MWe possui cerca de 33.
durante a queda no núcleo.
Cada conjunto de controle, ou barra de controle,
Elemento
consiste de um elemento de sustentação (aranha)
Combustível consiste de um caixilho de quatro
e 20 varetas de controle que estão presas ao
ferros angulares. No superior existem molas que
elemento.
O
bocal
superior
e
inferior
do
pressionam a placa superior do núcleo para evitar
sua flutuação e no bocal inferior existem pinos que
O Elemento Combustível e a Barra de Controle
se alojam na placa inferior para manter o
formam uma unidade. As varetas de controle
Elemento Combustível na posição desejada.
estão inseridas nos tubos-guia do Elemento
Combustível. A Barra de Controle é guiada
A vareta de combustível consiste de um tubo de
quando está fora do Elemento Combustível, por
zircaloy, no qual são introduzidas pastilhas
um conjunto guia que está nos internos superiores
sinterizadas de UO 2. O tubo da vareta de
do núcleo, garantindo assim seu alinhamento com
combustível é fechado hermeticamente em seus
os Elementos Combustíveis.
dois extremos, por meio de tampões soldados. A
coluna de pastilhas de combustível é prensada
Cada
vareta
por mola. Isto evita dano às pastilhas durante o
absorvedor de nêutrons encapsulado em um tubo
transporte do Elemento Combustível.
de
aço
inox
de
controle
consiste
hermeticamente
de
fechado
um
nas
extremidades por tampões soldados. O material
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 363 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
absorvedor consiste de uma liga de prata (80%),
Radiação que penetram pela parte inferior do
índio (15%) e Cádmio (5%), na forma de vareta.
Vaso do Reator e percorrem os Elementos
Utiliza-se esta liga porque absorve nêutrons
Combustíveis.
térmicos e epitérmicos em uma ampla faixa de
detetores de radiação que ficam normalmente
energias e por ser um material altamente
armazenados externamente ao Vaso do Reator e
resistente à corrosão. O tubo de revestimento, os
somente na hora da medida é que o mesmo é
tampões e a aranha são feitos de aço inoxidável.
direcionado para alguns Elementos Combustíveis
Este
segundo
sistema
são
pré-selecionados. O sistema de instrumentação
O Movimento das Barras de Controle é produzido
nuclear externo tem os detetores arranjados
por mecanismos de acionamento que estão
externamente ao vaso do reator e medem a
montados acima da tampa do Vaso de Pressão do
potência nuclear através do fluxo de nêutrons que
Reator. Os mecanismos podem levantar ou
foge do Vaso do Reator.
abaixar as Barras de Controle ao longo de toda a
altura do Núcleo e também mantê-las fixas em
II.5. REFRIGERANTE, MODERADOR E REFLETOR
qualquer posição desejada. No caso de um
Como já mencionado o refrigerante, o moderador
desligamento rápido do reator, as lingüetas de
e o refletor de nêutrons, no reator das Usinas de
acionamento se desengatam e as Barras de
Angra dos Reis é a água leve desmineralizada.
Controle caem por gravidade. O movimento é feito
através
da
energização
e
desenergização
A
água
tem
excelentes
características
de
seqüencial de três circuitos de bobinas que ficam
refrigeração, devido a grande capacidade de
instaladas externamente a parede de pressão,
absorver
usando a indução magnética.
temperatura.
II.4. INSTRUMENTAÇÃO NUCLEAR
A água é um excelente moderador de nêutrons
Tanto a instrumentação nuclear interna ao vaso
rápidos, porque tem em sua molécula dois átomos
do pressão do reator, quanto a externa têm a
de hidrogênio (H2). O núcleo do H2 tem a mesma
função de proporcionar uma operação segura e
massa do nêutron, portanto, um choque entre um
otimizada do reator. Para isto as variáveis
nêutron e um núcleo de H2 transfere praticamente
operacionais são medidas, indicadas, registradas
toda a energia cinética do nêutron incidente para o
e processadas em dispositivos apropriados,
núcleo do H2. Como resultado desses choques, o
visando as ações dos sistemas de controle de
nêutron passa apresentar a mesma energia
potência, limitação e proteção do Reator.
térmica do meio, que é função da temperatura.
Internamente ao Vaso do Reator tem-se dois tipos
A água é também um excelente refletor de
de instrumentação, sendo termopares que medem
nêutrons, pois bloqueia o movimento deles em
a temperatura da água justamente quando ela
direção à parte externa do Reator.
calor,
com
pouca
elevação
de
deixa os Elementos Combustíveis e Detetores de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 364 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Além disso, a água não é absorvedora de
colapsam logo a seguir no refrigerante, cedendo o
nêutrons, provoca pouca corrosão e outras
calor no processo de condensação.
alterações químicas e sua atividade é constituída
de radiações α e β, que são facilmente blindadas.
Para que não ocorra a formação de filme de vapor
II.6. MATERIAIS ESTRUTURAIS
e ocorra a ebulição nucleada, a pressão, a
O vaso de pressão do reator, suas estruturas
temperatura do refrigerante na entrada do reator e
internas
o
e
a
estrutura
dos
Elementos
fluxo
de
refrigerante
são
parâmetros
Combustíveis são feitos de materiais que não
importantes, determinados para que seja obtida a
sofrem alterações de suas propriedades, devido à
margem de segurança exigida.
elevada radiação por nêutrons rápidos. Esses
materiais
devem
também
suportar
tensões
elevadas, sem sofrerem corrosão.
II.8. SEGURANÇA DO REATOR
Os riscos associados com a operação de um
reator nuclear estão relacionados com a liberação
Na estrutura dos Elementos Combustíveis e nos
não controlada de radionuclídeos e não com a
internos do reator, o material não pode ser
liberação descontrolada de energia. É fisicamente
absorvedor de nêutrons.
impossível um reator a água leve explodir como
uma bomba atômica. Isto se aplica tanto à
Todas as superfícies ou partes dos componentes
operação
que entram em contato com o refrigerante do
acidente.
normal
como
nas
condições
de
reator são feitas ou são revestidas de aço
austenítico resistente à corrosão.
Na prática não existe segurança absoluta no
sentido de que a liberação de radionuclídeos
II.7. PROJETO TERMOHIDRÁULICO
possa ser completamente evitada. Liberações
Reatores nucleares PWR têm o seu sistema de
durante a operação são mantidas tão baixas
refrigeração baseado na necessidade de existir
quanto razoavelmente exeqüíveis, bem inferiores
uma margem de segurança suficiente, que evite o
aos limites de referência. No caso de acidentes,
aparecimento da ebulição pelicular na superfície
liberações
das varetas de combustível. Como o filme de
grandes, mas as probabilidades de ocorrer são
vapor não remove com eficiência o calor,
muito pequenas.
descontroladas
podem
ser
muito
apareceriam altas temperaturas que provocariam
danos às varetas.
A estratégia básica da segurança do reator é
impedir o sobreaquecimento do combustível, que
Por outro lado, a melhor transferência de calor se
levaria a fusão ou desintegração do núcleo. Isto é
dá quando ocorre a ebulição nucleada, que é a
obtido através do projeto e operação do Reator,
formação de pequenas bolhas de vapor na
de modo que, a potência seja sempre controlada e
superfície das varetas e que se desprendem e se
o núcleo bem resfriado.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 365 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O objetivo da segurança do Reator é assegurar
Combustíveis e controles de debris, permite
que a operação de uma usina nuclear não
avaliar os prováveis Elementos Combustíveis com
contribua de modo significativo para riscos a
falhas. Combustíveis estes que serão durante a
saúde da população e ao meio ambiente. Para
recarga inspecionados cuidadosamente e se
isso são requeridos grandes esforços durante
necessário testes de Eddy Current ou outros
todas as etapas do projeto, construção, operação,
especiais
inspeção e manutenção do reator.
elementos.
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
Acondicionado dentro do vaso do reator existem
serão
programados
para
estes
das
corpos de provas, amostras de material do vaso,
Especificações Técnicas do Relatório Final de
que são retirados em intervalos preestabelecidos
Análise de Segurança - RFAS, possui um
para que seja feito uma análise dos esforços
Programa de Testes Periódicos em Serviço. Este
sofridos pelo fluxo de nêutrons.
Toda
planta
nuclear
por
exigência
programa prevê testes periódicos em todos os
sistemas e equipamentos relacionados com a
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
segurança e a confiabilidade da planta.
Manutenções corretivas no Vaso do Reator, a
menos dos Elementos combustíveis, não são
No caso específico do Reator Nuclear, há um
esperadas
programa de testes periódicos e inspeções que
fabricante pode ocorrer de modificações serem
são feitas a cada recarga. A cada período de 10
feitas
anos testes especiais e não destrutíveis são
tecnologias e projetos ou devido a experiência
realizados para garantir a integridade do Vaso do
mundial.
Reator e seus internos. São realizados vários
orientação do fabricante e normalmente são
tipos
executadas pelos mesmos.
de
testes
como
ECT
nos
bocais,
ou
de
ocorrer.
por
Por
orientação
desenvolvimento
Quando
ocorre,
são
de
do
novas
sempre
por
penetrações, soldas internas, placas, barril e
outros.
Quanto
aos
Elementos
Combustíveis,
a
experiência mundial mostra que as manutenções
Durante
Elementos
corretivas são as já esperadas, ocasionadas em
Combustíveis são inspecionados visualmente e
decorrência de falhas durante o manuseio e
passam por um teste de Sipping Can, que detecta
“debris” durante as recargas. A experiência
se
mundial com relação ao uso de Elementos
há
toda
recarga
algum
todos
vazamento
os
no
Elemento
Combustível.
Combustíveis adaptados por outros fabricantes,
que não o original, é bastante ruim. O Brasil é
Um programa de monitoração da integridade dos
bastante rico nesta experiência.
Elementos Combustíveis, baseado no uso de
códigos computacionais, análises dos parâmetros
químicos, cuidados no manuseio dos Elementos
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 366 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A ductilidade do vaso do reator é a sua
capacidade de poder deformar-se sob carga antes
de atingir a ruptura. A variação da temperatura de
transição de frágil para dúctil chamada de NDTT
está correlacionada com a exposição a nêutrons
rápidos sofridos pelo vaso. Para evitar tensões no
vaso de pressão a pressão do Sistema de
Refrigeração do Reator é limitada até que a
temperatura de vapor esteja suficientemente alta,
da mesma maneira que também é limitada a taxa
de aquecimento e resfriamento do Sistema de
Refrigeração
do
Reator.
As
especificações
técnicas da usina definem curvas operacionais
com
áreas
de
atuação,
que
levam
em
consideração exatamente estas relações de
temperatura e de pressão.
O fabricante informa que a vida útil do Vaso do
Reator é de 40 anos. Como as primeiras usinas
nucleares de potência são do final da década de
50 e considerando que o grande impulso do
programa nuclear mundial ocorreu nas década de
70 e 80, ainda não existe uma experiência nuclear
que possa comprovar estas afirmativas.
REFERÊNCIAS
CFOL - Curso de Formação de Operador
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
– Eletronuclear SA
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 367 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Rede Local de Computadores
RESUMO
pode-se estimar uma vida útil econômica de 5
A maioria das redes de computadores é de redes
anos para uma rede local de computadores.
locais, ou seja, redes internas de edificações ou
de uma simples sala de computadores. Uma das
I. INTRODUÇÃO
principais utilidades de uma rede local de
A maioria das redes de computadores é de redes
computadores é o compartilhamento de recursos.
locais, ou seja, redes internas de edificações ou
Por exemplo, uma rede local que conecta vários
de uma simples sala de computadores. Uma das
computadores e uma única impressora permite
principais utilidades de uma rede local de
que esses vários computadores tenham acesso à
computadores é justamente o compartilhamento
impressão. O objetivo deste estudo é apresentar
de recursos. Por exemplo, uma rede local que
os principais conceitos associados à tecnologia de
conecta vários computadores e uma única
redes locais e estimar a vida útil econômica
impressora
dessas redes como resultado direto de suas
computadores tenham acesso à impressão.
permite
que
esses
vários
características construtivas e de operação, e
ainda,
como
resultado
obsolescência
O objetivo deste estudo é apresentar os principais
tecnológica. As três topologias mais comumente
conceitos associados a tecnologia de redes locais
utilizadas para redes locas são: topologia em
e estimar a vida útil econômica dessas redes
estrela, topologia em anel e topologia em
como resultado direto de suas características
barramento.
construtivas e de operação, e ainda, como
Na
encontram-se
repetidores,
da
composição
os
pontes,
dessas
seguintes
roteadores,
redes
dispositivos:
resultado da obsolescência tecnológica.
gateways,
transceivers, conversores de meio físico, hubs,
II. CARACTERÍSTICAS
switches, etc. O gerenciamento da rede é um
ponto importante em termos de manutenção da
II.1. HISTÓRICO
rede, pois possibilita o constante monitoramento
Os primeiros sistemas de comunicação de
do sistema. Tal gerenciamento é feito através de
computadores
softwares
pelos
computadores e o canal de comunicação que os
administradores de rede. A questão da vida útil
conectava estava disponível exclusivamente a
econômica de uma rede local de computadores
esses dois computadores. Conhecido como rede
está muito mais atrelada ao fato da obsolescência
ponto-a-ponto, esse esquema apresenta três
tecnológica que a fatores de desgaste ou falhas
importantes propriedades:
de
aplicação
usados
conectavam
exatamente
dois
de seus componentes. Considerando este fato
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 368 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Cada
conexão
é
independentemente,
•
instalada
propiciando
que
alternativa ao alto custo das redes ponto-a ponto.
Cada
LAN
consiste
de
um
simples
meio
hardwares apropriados para cada situação
compartilhado, usualmente um cabo, ao qual
sejam utilizados.
muitos
Por
terem
acesso
exclusivo,
os
computadores conectados podem decidir
computadores
se
conectam.
Os
computadores se revezam na utilização do meio
para enviar pacotes de dados.
exatamente como enviar dados através da
•
conexão.
II.2. TOPOLOGIA DE REDES LOCAIS
Segurança e privacidade, já que apenas
As três topologias mais comumente utilizadas
dois computadores têm acesso ao canal
para redes locas são: topologia em estrela,
de comunicação.
topologia em anel e topologia em barramento.
Evidentemente, esse tipo de conexão apresenta
desvantagens. A principal delas é quando mais de
dois computadores precisam se comunicar com
um outro. O número de conexões cresce
rapidamente, pois se deve estabelecer uma
II.2.1. Topologia em Estrela
Uma rede apresenta a topologia em estrela se
todos os computadores estão conectados a um
ponto central. A figura seguinte ilustra este
conceito:
comunicação ponto-a-ponto para cada par de
computadores. Assim, pode-se perceber que o
custo é bastante alto devido ao grande número de
conexões.
Figura 2: Topologia em estrela
Vê-se da figura que o centro da estrela é chamado
hub. Um hub típico consiste de um dispositivo
eletrônico que recebe dados de um computador e
Figura 1: Rede ponto-a-ponto
entrega ao destino apropriado. Na prática,
raramente uma rede em estrela apresenta a
A história das redes de computadores mudou
simetria apresentada pela figura. Geralmente, os
radicalmente no final da década de 60 e início da
hubs ficam em uma localização separada dos
década de 70 com o desenvolvimento de uma
computadores a ele conectados.
forma
de
comunicação
de
computadores
conhecida como Local Área Networks (LANs).
Um exemplo de uma rede com topologia em
Essa forma de comunicação veio como uma
estrela é a rede ATM (Asynchronous Transfer
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 369 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Mode). O elemento básico desta rede é uma
switch a qual vários computadores podem ser
conectados.
A
figura
seguinte
ilustra
seis
computadores conectados a uma switch ATM:
Figura 4: Topologia em anel
Um exemplo de rede com topologia em anel é a
rede IBM Token Ring. Uma rede Token Ring
opera com um único meio compartilhado. Quando
um computador necessita transmitir dados, ele
Figura 3: Rede ATM
deve aguardar pela permissão para acessar a
rede. Uma vez obtida a permissão, a unidade
A figura mostra claramente porque a rede ATM é
transmissora tem controle completo do anel e
classificada como uma topologia em estrela. Uma
nenhuma
ou mais switches interconectadas formam um hub
simultaneamente. Os dados transmitidos pelo
central ao qual todos os computadores se
computador transmissor vão para o próximo
conectam.
computador do anel, e depois para o computador
outra
transmissão
ocorre
seguinte, e assim por diante até os dados darem
Ao contrário das topologias em anel ou em
uma volta completa pelo anel e retornar a unidade
barramento, uma rede em estrela não propaga
transmissora. A figura seguinte ilustra este
dados para qualquer outro computador, a não ser
conceito:
o par envolvido na comunicação. O hub recebe o
dado
diretamente
do
transmissor
e
envia
diretamente ao receptor.
II.2.2. Topologia em Anel
Uma rede que se utiliza de uma topologia em anel
conecta seus computadores em um circuito
fechado. Assim, um cabo conecta o primeiro
computador ao segundo, outro cabo conecta o
Figura 5: Funcionamento de uma rede em anel
segundo computador a um terceiro, e assim por
diante, até que o último computador seja
Para verificar se ocorreu erro na transmissão, o
conectado ao primeiro, fechando-se o loop. A
transmissor
compara
os
dados
enviados
figura seguinte ilustra esse tipo de topologia:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 370 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
inicialmente com os dados recebidos após a volta
Um exemplo de rede em barramento é a rede
completa pelo anel.
Ethernet. Ethernet é um padrão que especifica
todos os detalhes da comunicação, incluindo o
A rede Token Ring coordena as unidades
formato dos frames que os computadores enviam
conectadas de modo a garantir que a permissão
através do meio físico, a tensão a ser usada, e a
seja passada a cada computador de uma vez.
técnica de modulação do sinal, etc.
Essa coordenação usa uma mensagem reservada
chamada token. O token é um padrão que difere
Como esse padrão utiliza uma topologia em
dos frames de dados normais. Resumindo, o
barramento,
token dá ao computador a permissão para enviar
computadores compartilhem o mesmo meio de
dados. Logo, antes de enviar um dado, o
comunicação. A unidade transmissora envia um
computador deve esperar pela chegada do token.
sinal que se propaga do transmissor em direção
Quando o token chega, o computador remove,
as duas terminações do cabo. A figura seguinte
temporariamente, o token do anel e usa o anel
ilustra como os dados fluem em uma rede
para transmitir o dado. Se uma unidade não tem
Ethernet.
ele
requer
que
múltiplos
dados a transmitir, ela simplesmente passa o
token.
II.2.3. Topologia de Barramento
Essa topologia consiste basicamente de um cabo
longo ao qual os computadores são conectados.
Qualquer computador conectado ao barramento
Figura 7: Rede Ethernet
pode enviar sinais e todos os computadores estão
aptos a receber este mesmo sinal. A figura
Outro aspecto importante é o mecanismo utilizado
seguinte ilustra essa topologia:
para se coordenar a transmissão. Como a
Ethernet não possui uma unidade controladora
que informa a cada computador quando usar o
barramento, ela faz uso de um esquema de
coordenação distribuída chamado Carrier Sense
Multiple Acces (CSMA). Este esquema monitora a
Figura 6: Topologia em barramento
atividade elétrica do cabo para determinar o status
do barramento. Quando nenhum computador está
Evidentemente, esses computadores devem ser
enviando um frame, não há sinal elétrico no
coordenados para se assegurar que apenas uma
barramento. Durante a transmissão, a unidade
unidade estará transmitindo dados, evitando,
transmissora envia sinais elétricos usados para
desta forma, o caos na comunicação.
codificar bits. Assim, se não há sinal no
barramento, o computador pode transmitir seu
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 371 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
frame. Se há sinal, o computador deve esperar
II.3.2. Bridges
este envio de dados terminar para iniciar seu
A bridge como o repetidor é um dispositivo
procedimento de transmissão.
eletrônico que conecta dois segmentos de redes
locais. A diferença entre eles está no fato de que
II.3. ELEMENTOS DE REDE
as pontes examinam os endereços de destino de
todos os frames e tomam decisão quanto a
II.3.1. Repetidores
necessidade de transferir cada frame para os
Um repetidor é usualmente um dispositivo
circuitos que integram as redes, através de uma
eletrônico que continuamente monitora o sinal
lista de endereços associada a cada segmento de
elétrico em cada cabo. Quando o repetidor
rede, criada dinamicamente. A figura seguinte
percebe o sinal em um cabo, ele transmite uma
ilustra a interligação de dois segmentos de rede
cópia amplificada no outro cabo. A figura seguinte
através de uma bridge:
ilustra um exemplo da aplicação de repetidores
com o propósito de conectar segmentos Ethernet
em três andares de um edifício. Cada andar tem
dois segmentos, e um segmento é colocado
verticalmente no edifício.
Figura 9: Aplicação das bridges
As pontes são totalmente transparentes para os
outros dispositivos de rede e, por isso diversas
redes locais interligadas por uma ponte formam
uma única rede lógica.
II.3.3. Routers
Os roteadores atuam na camada de rede e são
também chamados de gateways de rede ou
gateways de meio. Não examinam todo o frame
Figura 8: Aplicação de repetidores
existente na rede como acontece com as pontes.
Como são nós de rede, eles percebem apenas os
Os repetidores operam no nível dos cabos e sinais
frames a eles endereçados. Abrem cada frame e
elétricos. Geram preâmbulo Ethernet, amplificam
lêem as informações de endereço nível 3 e,
e ressincronizam os sinais. Assim, todo o tráfico
extraindo as informações sobre a rede para a qual
em um segmento de rede é repassado para o
devem ser endereçado, enviando-o para uma de
outro. Esses dispositivos conseguem também,
suas interfaces de rede. Diferentemente dos
ligar redes com meios de transmissão diferentes,
repetidores e pontes, os roteadores exigem
por exemplo, cabo coaxial com fibra óptica ou com
conhecimento técnico para sua instalação e
par trançado.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 372 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
configuração. A figura seguinte ilustra a conexão
II.3.7. Hubs
de duas redes físicas por um roteador:
Hub é um equipamento genérico que possibilita
agregar repetidores de diversas tecnologias,
bridges e gerenciadores. Muitas vezes o nome
hub é atribuído indevidamente aos repetidores. Na
realidade, o hub é um equipamento mais versátil
do que o repetidor. É uma caixa onde na parte
traseira, interna, existe um ou mais barramentos.
Figura 10: Roteador conectando duas redes físicas
No
hub,
podemos
inserir
vários
tipos
de
dispositivos de rede como repetidores, bridges,
II.3.4. Gateways
multitransceivers e especialmente cartões de
Os gateways, também chamados de conversores
gerenciamento.
de protocolo, são adequados para interligação de
conhecido como “backplane”, pode-se configurar
redes distintas. Eles atuam traduzindo mensagens
até seis redes distintas.
No
barramento
traseiro,
de uma rede em mensagens da outra rede, com a
mesma semântica de protocolo.
A figura seguinte ilustra a conexão de três
computadores a um hub Ethernet.
II.3.5. Transceivers
Os transceptores têm a função de retirar da rede
os sinais endereçados ao dispositivo em que está
ligado. É alimentado eletricamente por este
mesmo dispositivo. A figura abaixo apresenta um
exemplo de um transceptor:
Figura 12: Hub Ethernet
II.3.8. Switches
O switch é um equipamento bastante parecido
com o hub. Contudo, a tecnologia switch agrega
avanços tecnológicos capazes de aumentar o
Figura 11: Transceptores
troughput da rede. Ele consegue chavear com
velocidade, disponibilizando uma banda maior
II.3.6. Conversores de Meio Físico
para quem envia ou recebe um pacote de dados.
São dispositivos de muita utilidade, pois permitem
Além desse fato, é possível definir níveis de
adaptar as interfaces para outro padrão de
prioridade nas portas. Uma boa aplicação é definir
cabeamento.
prioridade nos servidores de bancos de dados. A
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 373 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
figura seguinte ilustra uma switch ATM com seis
monitorar e controlar sistemas de hardware e
computadores conectados:
software que compõem uma rede. Para esta
finalidade, ele estará executando duas ações
principais:
•
detecção e correção de problemas que
tornam a comunicação ineficiente ou
impossível;
•
Eliminação das condições que produzirão
problemas que por ventura já ocorreram.
A administração da rede não é uma tarefa
simples, pois a rede contém componentes de
Figura 13: Computadores conectados a uma switch
hardware e software produzidos por diversos
fabricantes e, além disso, algumas falhas são
II.3.9. Modems
difíceis de se corrigir.
Dispositivos para converter sinais seriais digitais
em sinais analógicos a serem transmitidos na rede
pública e vice-versa. Existem vários tipos de
modems e eles atendem aos mais diversos
padrões e aplicações. A figura seguinte ilustra a
conexão de duas redes locais remotas:
Pode-se classificar os tipos de falhas em falhas
graves e falhas parciais ou intermitentes. Um
exemplo de falha grave é o rompimento de um
cabo coaxial numa rede Ethernet. Esta falha afeta
a todos, sendo logo identificada e corrigida. Já um
exemplo de falha parcial é o caso de um
dispositivo de interface de rede que corrompe bits
aleatoriamente ou um roteador que mistura a rota
de alguns pacotes. Esse tipo de falha é difícil de
se solucionar.
Outro ponto importante é a presença de falhas
Figura 14: Conexão de duas redes locais remotas
ocultas. Essas falhas podem afetar a performance
da rede, pois o custo de uma retransmissão é o
III. GERENCIAMENTO DA REDE
não envio de um novo pacote. Outro problema é
O gerenciamento de redes fornece mecanismos
para monitoração, controle e coordenação da
utilização
de
recursos
em
uma
rede.
de
aplicação
administradores
administrador,
de
a
rede.
pessoa
usados
devido à deterioração do próprio hardware.
O
gerenciamento de redes é feito através de
softwares
que falhas de hardware tornam-se cada vez piores
pelos
Chama-se
de
responsável
por
O administrador encontra os problemas de uma
rede e isola suas causas através dos softwares de
gerenciamento. Esses softwares permitem ao
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 374 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
administrador interrogar os dispositivos de rede,
determinar o status desses dispositivos, obter
estatística da rede, e controlar dispositivos.
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A questão da vida útil econômica de uma rede
local de computadores está muito mais atrelada
ao fato da obsolescência tecnológica que a fatores
de desgaste ou falhas de seus componentes.
Considerando este fato pode-se estimar uma vida
útil econômica de 5 anos para uma rede local de
computadores.
REFERÊNCIAS
[1] Comer, Douglas, Computer Networks and
Internets. Prentice Hall, 2nd edition, 1999.
[2]
Soares,
Lemos
e
Colcher,
Redes
de
Computadores: das LANs, MANs e WANs às
redes ATM. Editora Campos, 6a edição, 1995.
[3] Centro de Computação (UNICAMP), Redes de
Dados. 1998.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 375 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Regulador de Tensão (Sistema de Distribuição)
RESUMO
Os
para sistemas de distribuição como sendo de 21
reguladores
distribuição
de
tensão
destacam-se
para
como
sistemas
um
anos.
dos
equipamentos mais úteis para as concessionárias
I. INTRODUÇÃO
de energia elétrica que objetivam manter uma boa
O
qualidade de fornecimento a seus consumidores
distribuição é um equipamento destinado a manter
na forma de tensão, com razoável estabilidade. As
um determinado nível de tensão em uma rede de
características construtivas e operativas de um
distribuição urbana ou rural, quando submetido a
regulador de tensão para sistemas distribuição
uma
são
um
especificados. Na realidade, o regulador de
autotransformador com taps dotado de um
tensão é um autotransformador dotado de um
comutador que seleciona os taps adequados para
certo número de derivações no enrolamento série.
determinadas
pelo
projeto
de
regulador
variação
de
de
tensão
tensão
para
fora
sistemas
dos
de
limites
o controle da tensão de saída. Sensores
eletrônicos permitem que o comutador opere
É um dos equipamentos mais úteis para as
automaticamente, mantendo a tensão de saída
concessionárias de energia elétrica que objetivam
regulada de acordo com os ajustes da tensão de
manter uma boa qualidade de fornecimento a
saída e da largura de faixa da tensão ajustada ou
seus consumidores na forma de tensão, com
permitida. Os tipos básicos apresentados são os
razoável estabilidade. Além disso, um aumento de
reguladores auto-booter usados principalmente
1% na tensão de um consumidor resulta em um
em redes de distribuição rural, e os reguladores
acréscimo de faturamento de cerca de 1,5%.
de 32 degraus que são instalados em pontos
estratégicos como saídas de alimentadores de
A ANEEL determina que o nível de tensão fique
subestações ou determinados pontos da rede de
entre –7,5% a 5% da tensão nominal do sistema
distribuição. O programa de manutenção adotado
para o consumidor final.
irá variar de acordo com a aplicação e o grau de
importância do equipamento para a rede de
II. TIPOS DE EQUIPAMENTO
distribuição, visando o melhor custo/benefício, o
A figura 1 mostra o esquema básico de um
que
regulador de tensão – na verdade um projeto de
acaba
influindo
consideravelmente
na
durabilidade dos equipamentos. Levando-se em
um autotransformador.
consideração esses aspectos, pode-se estimar a
vida útil econômica dos reguladores de tensão
De acordo com a configuração usada, pode-se ter
um autotransformador que reduza ou aumente a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 376 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
tensão de entrada, sendo os enrolamentos ligados
A aplicação do regulador auto-booster para elevar
com
a tensão se faz sentir em alimentadores longos,
polaridade
subtrativa
ou
aditiva,
respectivamente.
de maneira a compensar a queda de tensão
devido à carga, ou mesmo recuperar a tensão do
I1
alimentador por deficiência da própria tensão de
fornecimento da subestação. Isto pode ocorrer em
I2
Ve
cargas rurais de pouca importância, alimentadas
I3
Carga
Vs
por subestação em fim de linha do sistema de
transmissão.
Figura 1 – Esquema básico de um Autotransformador
Construtivamente,
o
regulador
auto-booster
apresenta as seguintes partes:
Existem dois tipos de equipamentos destinados à
•
correção da tensão nas redes de distribuição:
•
Regulador de tensão auto-booster;
•
Regulador de tensão de 32 degraus.
III.
REGULADOR
DE
TENSÃO
contêm a parte ativa do equipamento;
•
AUTO-
•
Trocador de posição;
•
Tampa de aço, na qual estão fixadas as
buchas de porcelana;
reguladores
monofásicas
Núcleo e enrolamento que constituem a
parte ativa;
BOOSTER
São
Tanque de aço cheio de óleo mineral que
muito
fabricados
utilizados
em
em
unidades
redes
de
•
Pára-raio derivação;
•
Pára-raio série.
distribuição rural (RDR), bem como zonas de
baixa densidade.
O trocador de posições é um mecanismo dotado
das seguintes partes:
O regulador auto-booster é um equipamento que
•
Motor de carregamento da mola que
interfere no nível de tensão num só sentido, isto é,
propicia a troca automática de posição dos
ou se regula para aumentar a tensão, ou se regula
contatos estacionários;
para baixar a tensão. O auto-booster, no entanto,
•
é muitas vezes utilizado como um equipamento
auxiliar do regulador de tensão de 32 degraus em
Mola
de
impulso,
responsável
pelo
movimento rápido do contato móvel;
•
grande parte das aplicações.
Resistor
de
ponte,
responsável
pela
continuidade do circuito durante a troca de
posição dos contatos estacionários;
O circuito elétrico do regulador auto-booster é
composto basicamente de três bobinas:
•
Batente
que
serve
para
limitar
o
movimento do trocador de posição.
•
Sériel;
•
Paralela;
O trocador de posições é movido através de um
•
De controle.
motor acionado por corrente alternada fornecida
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 377 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
por um transformador de potencial instalado
III.1. TIPOS DE LIGAÇÃO
internamente ao equipamento.
Sendo um equipamento monofásico, o regulador
auto-booster pode ser empregado nas seguintes
O regulador auto-booster pode subir ou descer o
condições, dentre outras:
•
valor da tensão em quatro degraus, cada um
fazendo
a
tensão
variar
de
1,5%
trifásico a três fios;
para
•
equipamentos de 6% de regulação ou de 2,5%
•
que não há ajuste na largura de faixa.
controle
eletrônico
é
fabricado
Duas
unidades
podem
regular
um
alimentador trifásico a três fios;
para equipamentos com regulação de 10%. Sendo
O
Uma unidade pode regular um alimentador
com
componentes de estado sólido, e tem a função
Três
unidades
podem
alimentador
trifásico
configuração
estrela
a
ou
regular
um
três
fios,
triângulo
se
ligadas em triângulo.
básica de verificar o valor da tensão nos terminais
de saída do equipamento e comparar com a sua
III.2. DIMENSIONAMENTO E AJUSTE
faixa de regulação, providenciando o acionamento
O ajuste da tensão de saída é feito no seletor
do motor que comanda o trocador de posição.
instalado na caixa do controle eletrônico, cujos
valores variam de 115V a 140V. Ainda na parte
A bobina de controle é a responsável pela
frontal da unidade de controle se encontra a chave
informação, ao sensor eletrônico, do valor da
seletora que ajusta o funcionamento do regulador
tensão de saída do regulador.
auto-booster nas posições de auto (automático),
lower (reduzir a tensão) e raise (subir a tensão).
Os reguladores auto-booster possuem dois páraÉ importante frisar que a tensão máxima não deve
raios:
•
Um pára-raio série de 3kV do tipo a
ser superior a 10% da tensão nominal do
resistor não linear, instalado entre os
regulador auto-booster.
terminais de entrada e saída;
•
E um pára-raio de derivação para proteger
IV.
REGULADOR
DE
TENSÃO DE 32
a bobina paralela. É instalado no tanque,
DEGRAUS
conectando o terminal de fase de carga
Ao contrário do regulador auto-booster, este
com o terra.
regulador pode elevar ou reduzir o valor da tensão
dos seus terminais de entrada, garantindo uma
Os pára-raios têm a finalidade de proteger o
tensão constante e predeterminada em seus
equipamento contra sobretensões produzidas por
terminais de saída.
descargas atmosféricas ao longo da linha ou por
manobra.
Este equipamento é formado basicamente por um
autotransformador dotado de várias derivações no
enrolamento série, uma chave reversora de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 378 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
polaridade que permite adicionar ou subtrair a
O ponto de instalação deve ser escolhido de tal
tensão do enrolamento série e um controle de
modo que a tensão em carga pesada não alcance
componentes estáticos que possibilita realizar os
o limite inferior, e para carga leve não ultrapasse o
ajustes necessários à regulação da tensão no
limite máximo, de acordo com os valores
nível pretendido.
estabelecidos pela ANEEL.
Os reguladores de tensão de 32 degraus são
Para uma queda de tensão muito elevada, pode-
particularmente utilizados em redes de distribuição
se utilizar, juntamente aos reguladores de tensão
rural de grande comprimento, que alimentam em
de 32 degraus, os reguladores auto-booster e
seu percurso comunidades urbanas, normalmente
banco de capacitores em derivação. Deve-se
localizadas no seu início, e depois consumidores
limitar o número de reguladores de tensão a ser
rurais. Podem ser instalados na saída do
aplicado num determinado alimentador em função
alimentador da subestação ou em determinados
da capacidade térmica dos condutores ou com
pontos da rede. Em vez de somente um
base nas perdas ôhmicas decorrentes.
alimentador, os reguladores podem ser usados
para regular toda a barra da subestação.
Chave de Reversão
N
S
1
1
2
3
A
B
4
5
6
7
L
8
TP
REATOR
Fonte
Carga
CONTROLE
MUDANÇA de TAP
120V
SL
F
Figura 2 – Regulador de Tensão de 32 Degraus
O funcionamento básico de um regulador de 32
Na instalação de reguladores, são utilizadas
degraus é feito por um controle através de um
chaves seccionadoras de by-pass destinadas a
sensor de tensão que comanda uma chave de
isolar o regulador de tensão da rede elétrica para
reversão de modo a elevar ou reduzir a tensão de
fins de manutenção e ajuste. Os reguladores de
saída. A tensão de entrada é levada a um
tensão para instalação em poste de rede de
comutador de tap que pode variar do ponto neutro
distribuição
N até a derivação 8 ao longo do enrolamento
monofásicos,
a
série. Ver figura 2.
reguladores
destinados
são,
normalmente,
três
buchas,
à
equipamentos
enquanto
instalação
os
em
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 379 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
subestações para regulação de barra são, em
Devem estar ajustados para corrigir as
geral, trifásicos.
variações de tensão a partir do ponto de
É importante observar que os reguladores de
sua instalação;
tensão
têm
uma
impedância
•
praticamente
Devem compensar a queda de tensão num
desprezível, deixando o equipamento vulnerável
ponto
às correntes de curto-circuito do sistema em que
alimentador.
distante
e
predeterminado
do
opera.
Os reguladores de tensão monofásicos são
IV.1.
LIGAÇÃO
DOS
REGULADORES
MONOFÁSICOS
dotados das seguintes faixas de variação: ± 5%; ±
6,25%; ±7,5%; ± 8,75% e ±10%.
O regulador monofásico é ligado conforme figura 3
abaixo:
Para a determinação da potência de um banco de
N
Carga
F
reguladores monofásicos, pode-se seguir os
passos abaixo:
F
C
D
Pára-Raios
L
S
SL
•
Cálculo da faixa de regulação percentual;
•
Cálculo da tensão de regulação;
•
Determinação da potência de regulação.
ATERRAMENTO
Os ajustes que podem ser realizados são:
Figura 3 – Esquema de Ligação de um Regulador
Monofásico
Nota-se a função das três buchas:
•
•
Bucha L: é aquela que alimenta a carga;
•
Bucha SL: bucha de fonte-carga.
Tensão de saída;
•
Largura de faixa da tensão;
•
Tempo
de
retardo
de
operação
do
comutador.
Bucha S: é aquela que recebe o condutor
ligado à fonte;
•
É
importante
observar
que
uma
redução
demasiada da largura de faixa eleva o número de
operações
do
regulador,
influenciando
diretamente na vida útil do equipamento.
No caso de circuitos trifásicos, pode-se empregar
configurações com dois ou três reguladores de
tensão monofásicos.
IV.2. DETERMINAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DE
UM BANCO DE REGULADORES
Os reguladores de tensão de 32 graus devem
exercer duas funções básicas no sistema em que
estão ligados:
Deve haver um compromisso entre a regulagem
do tempo de retardo para a operação do
comutador de derivação e o ajuste da largura de
faixa de sintonização. À medida que se reduz o
tempo de retardo para uma determinada largura
de faixa, maior é o número de operações do
comutador, provocando, em conseqüência, um
maior desgaste neste dispositivo, mas, em
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 380 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
contrapartida, reduz-se o tempo em que a tensão
carregamento do alimentador, sem contar, é claro,
fica
com a largura de faixa.
fora
dos
valores
desejados.
Porém,
aumentando-se o tempo de retardo à medida que
se reduz a largura de faixa de ajuste, eleva-se o
V. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
tempo em que a tensão fica fora dos valores
Os reguladores de tensão para sistemas de
desejados, reduzindo, assim, o número de
distribuição são equipamentos cuja manutenção,
operações do comutador de derivação.
devido às suas próprias características de
instalação e operação, torna-se um tanto quanto
O tempo de retardo após a primeira operação do
limitada. Particularmente para os reguladores
comutador é fixo. O ajuste do tempo de retardo
auto-booster, que são equipamentos instalados
visa também a outras condições de operação, ou
normalmente em localidades distantes cuja função
seja:
não é tão vital para a rede de distribuição como
•
•
Permitir
respostas
mais
rápidas
do
um todo, a manutenção preventiva muitas vezes
regulador quando a natureza da carga
nem justifica o custo. No caso dos reguladores de
assim o exigir;
32 degraus, o seu papel no sistema de
Permitir a coordenação de dois ou mais
distribuição é mais importante, uma vez que os
reguladores de tensão em série. Neste
mesmos são instalados em pontos estratégicos
caso, o regulador mais próximo ao ponto
como saídas de alimentadores de subestações ou
de regulação deve ser ajustado para um
determinados pontos da rede de distribuição.
tempo maior.
A política de manutenção adotada irá depender,
IV.3. COMPENSADOR DE QUEDA DE TENSÃO
basicamente, da importância do equipamento no
Em muitas aplicações é necessário manter um
sistema.
determinado nível de tensão num ponto distante
transformador no sistema, energizado, pode ser
da instalação do regulador de tensão.Para atender
executada
a este requisito, é colocado junto ao regulador de
estanqueidade,
tensão um dispositivo ajustável que simula a
especificamente pode-se coletar o óleo para
impedância do alimentador desde o ponto de
análise cromatográfica e realizar uma inspeção
instalação do regulador até o ponto em que se
mais rigorosa do estado das partes componentes
deseja manter constante o valor da tensão. Este
do regulador para verificar a presença de defeitos,
dispositivo é conhecido como Compensador de
como trincas em buchas, dentre outros. A
Queda de Tensão.
manutenção no comutador, por exemplo, pode ser
De
uma
uma
forma
inspeção
pintura
e
geral,
visual
com
quanto
conexões.
o
a
Mais
justificada para reguladores instalados junto a
Quando não se utiliza o compensador de queda
subestações.
de tensão, a tensão de saída do regulador é
constante
para
qualquer
condição
de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 381 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
VI. MANUTENÇÃO CORRETIVA
A manutenção corretiva será realizada sempre
com
o
equipamento
desenergizado,
salvo
situações específicas que não ofereçam riscos ao
técnico responsável e à operação do sistema.
Os concertos envolvem basicamente a troca de
componentes defeituosos, como buchas, alguns
ajustes, a purificação ou troca de óleo, dentre
outros.
VII. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Os reguladores de tensão para sistemas de
distribuição são equipamentos que possuem
características de instalação e operação bem
peculiares. Enquanto os reguladores auto-booster
são instalados normalmente em locais de difícil
acesso
que
dificultam
a
realização
de
manutenções preventivas, os reguladores de 32
degraus possuem uma operação mais complexa
que envolve ajustes como a largura de faixa de
tensão e o tempo de retardo de operação do
comutador, influenciando diretamente na vida útil
do equipamento.
A vida útil econômica dos reguladores de tensão
para sistemas de distribuição, considerando-se
tais fatores, pode ser estimada como sendo de 21
anos.
REFERÊNCIAS
[1] Filho, J.M. Manual de Equipamentos Elétricos.
Vol. 2, 2a edição. Livros Técnicos e Científicos
Editora.
[2] Catálogos e manuais de Fabricantes.
[3] Relatórios de Concessionárias.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 382 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Regulador de Tensão (Sistema de Transmissão)
RESUMO
manutenção aplicada é extremamente rigorosa, o
A regulação de tensão constitui-se em um dos
que contribui de certa forma para uma vida útil
problemas mais importantes e fundamentais para
mais longa do equipamento. Considerando-se as
os sistemas de transmissão. Os controles da
características construtivas e operativas bem
tensão juntamente com o controle angular
como a aplicação de manutenções pode-se
determinam todos os fluxos de potência (ativa e
estimar a vida útil econômica dos reguladores de
reativa) que são transmitidos por linhas de
tensão para sistemas de transmissão como sendo
interligação do sistema. Em sistemas malhados, o
de 25 anos.
problema torna-se ainda maior devido à própria
complexidade do sistema, pois um simples ajuste
I. INTRODUÇÃO
afeta o sistema como um todo. Portanto, o
Os reguladores de tensão são equipamentos que
regulador
outros
possuem diversas partes componentes, sendo o
equipamentos do sistema, torna-se uma peça
comutador sob carga também conhecido como
chave para o controle do despacho de energia, ou
LTC
tecnicamente
um
modernos comutadores sob carga começaram a
equipamento complexo que possui um comutador
ser empregados a partir de 1925. Desde então, o
sob
parte
desenvolvimento de redes de transmissão mais
componente. Existem vários tipos de circuitos e
complexas tornou o seu uso ainda mais essencial
equipamento de comutação, sendo que na maioria
para o controle da tensão de entrada de
das
equipamento
transformadores de potência, e em alguns casos o
comutador sob carga de 32 degraus com
controle do ângulo de fase. O equipamento
regulação de ±10%. O controle angular é outro
comutador
ponto
transformadores de potência para:
carga
de
tensão
fluxo
como
aplicações
ao
de
sendo
é
importante.
lado
potência.
a
utilizado
De
de
È
principal
o
acordo
com
as
características do sistema, pode ser necessário o
•
uso de um transformador de regulação que
ofereça em um mesmo equipamento o controle de
ângulo
de
fase
é
suficiente,
Tap
sob
Changer)
carga
a
é
principal.
Os
aplicado
a
Manter uma tensão secundária constante
com uma tensão primária variável;
•
tensão e ângulo de modo independente. Em
casos onde somente o controle de tensão ou do
(Load
Controlar a tensão secundária com uma
tensão primária fixa;
•
Controlar o fluxo de potência reativa entre
utiliza-se um
dois sistemas de geração, ou ajustar o
transformador de regulação com o tipo de controle
fluxo de reativo entre ramos de circuitos
desejado. Por ser um equipamento vital para a
malhados;
operação do sistema de transmissão, a política de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 383 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Controlar a divisão de potência entre
operação em condições menos severas e mais
ramos de circuitos malhados através do
específicas como os sistemas de distribuição.
deslocamento da posição do ângulo de
fase
da
tensão
de
saída
dos
III. CARACTERÍSTICAS
transformadores.
III.1. MECANISMO UT
Vários tipos de circuitos e equipamento de
A figura 1 ilustra esquematicamente a operação
comutação são utilizados dependendo da tensão
do mecanismo do tipo UT para comutadores sob
e potência e também se é necessário o controle
carga.
de tensão e/ou do ângulo de fase.
AUTOTRANSFORMADOR PREVENTIVO
T
CHAVES DE TRANSFERÊNCIA
Os comutadores são construídos para 8, 16 e 32
R
S
degraus, sendo mais comumente usado os que
possuem
maior
número
de
degraus
por
1
oferecerem um grau de regulação mais fino. A
faixa usual de regulação é de ±10% da tensão
2
3
4
5
6
7
8
9
CHAVES SELETORAS
Figura 1 – Comutador tipo UT com 17 posições
nominal de linha do sistema. Para a maioria das
aplicações, o equipamento comutador sob carga
Os taps do enrolamento do transformador são
de 32 degraus com regulação de ±10% é o mais
conectados para as chaves seletoras de 1 a 9. As
utilizado, podendo ser considerado um padrão.
chaves seletoras são conectadas às chaves de
transferência de carga R, S e T. A seqüência de
II. TIPOS DE EQUIPAMENTO
chaveamento é coordenada pelo mecanismo de
Existem basicamente dois tipos de comutadores
comutação
sob carga, com mecanismos de operação e
transferência executem todas as operações de
funcionamento próprios:
chaveamento, abrindo antes e fechando depois
de
modo
que
as
chaves
de
•
Mecanismo UT;
das chaves seletoras. Desse modo, a formação de
•
Mecanismo UNR;
arcos voltaicos fica restrita às chaves R, S e T,
•
Mecanismo URS.
enquanto as chaves de 1 a 9 simplesmente
selecionam o tap apropriado do transformador
O
tipo
URS
é
transformadores
aplicado
de
para
potência
e
pequenos
para o qual a carga será transferida.
grandes
transformadores de distribuição, sendo abordado
Quando o comutador se encontra em posições
com maiores detalhes no artigo Regulador de
ímpares, o autotransformador preventivo é curto-
Tensão – Distribuição. De uma forma geral,
circuitado. Para todas as posições pares, o
apresentam
e
autotransformador preventivo conecta-se a dois
operativas mais simples e adequadas para a
taps. Nesta posição, a reatância relativamente alta
características
mecânicas
do autotransformador preventivo para correntes
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 384 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
de circulação entre os taps adjacentes previne
danos
ao
enrolamento
do
transformador,
kW
A
B
enquanto sua impedância relativamente baixa
para a corrente de carga permite a operação
Figura 3 – Dois Sistemas Interligados
nesta posição para obter tensões intermediárias
entre os taps do transformador.
A e B podem ambos ser unidades de geração, ou
um deles pode ser uma unidade de geração e o
III.2. MECANISMO UNR
outro uma carga. Caso A gere 10 GW em excesso
A figura 2 apresenta o diagrama de conexões e a
além de sua própria carga, só pode haver um
seqüência de operações do comutador tipo UNR.
resultado, os 10 GW devem ir pela linha até B. Um
CHAVES DE REVERSÃO
A
B
C
aumento na saída do gerador por A deve ser
acompanhado
D
T
por
uma
diminuição
correspondente na saída (aumento na entrada)
R
S
por B se a freqüência do sistema tiver de ser
mantida.
1
2
3
4
5
A transmissão de potência de A para B resulta em
Figura 2 – Comutador tipo UNR com 17 posições
uma diferença de magnitude entre as tensões
A
operação
das
chaves
seletora
e
de
terminais e também em um deslocamento angular.
transferência é exatamente como descrito para o
Uma tentativa de manter tensões terminais
comutador tipo UT. Mas o comutador tipo UNR
satisfatórias em A e B resultarão freqüentemente
tem também uma chave de reversão que reverte
na indesejável circulação de potência reativa entre
as conexões para a seção com taps do
os sistemas. O fluxo de potência de A para B, ou
enrolamento de modo que a mesma faixa e o
vice-versa, é determinado pelas tensões terminais
mesmo número de posições possam ser obtidos
mantidas pelas excitações das máquinas em A e
com metade do número de taps, ou o dobro da
B. Uma queda excessiva de tensão entre os
faixa pode ser obtido com o mesmo número de
sistemas pode ser prontamente corrigida por um
taps. A chave de reversão é uma chave do tipo
transformador
close-before-open que opera no instante em que
comutador sob carga, introduzindo uma tensão
não há tensão entre os contatos.
em fase para compensar a queda de tensão e
com
taps
fixos
ou
por
um
trazer a tensão terminal de B para um valor
IV. TRASNFORMADORES DE REGULAÇÃO
desejado.
DE TENSÃO E CONTROLE DO ÂNGULO
DE FASE
Na figura 4 é mostrado o esquema simplificado de
Considere dois sistemas A e B conectados por um
um transformador de regulação para controle de
único circuito de transmissão, conforme figura 3.
tensão,
usando
um
autotransformador
de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 385 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
excitação com comutador automático indicado
a
a´
pelas setas.
TRANSFORMADOR
SÉRIE
a
a´
b
b´
c
c´
b
b´
c
c´
Figura 5 – Transformador de Regulação para Controle
do Ângulo de Fase
Em geral a distribuição do fluxo de potência real
TRANSFORMADOR
DE EXCITAÇÃO
em várias interligações encontradas em sistemas
Figura 4 – Transformador de Regulação para Controle
malhados pode ser controlada por reguladores
de Tensão
que controlam o ângulo de fase. O fluxo de
potência
reativa
ser
por
a
As
reguladores
potência, tanto ativa como reativa entre as várias
afirmações anteriores procedem pelo fato de que
linhas
as impedâncias dos circuitos de transmissão são
determinada
exclusivamente
pelas
impedâncias relativas das linhas de interligação.
controlam
controlado
Para sistemas malhados, a distribuição de
é
que
pode
tensão.
predominantemente reativas. O regulador de
tensão introduz uma tensão série em fase no
Para controlar a circulação de potência ativa e
sistema
ocasionando
a
prevenir a sobrecarga de certas linhas torna-se
corrente
de
necessário freqüentemente introduzir uma tensão
impedâncias reativas. O regulador de controle do
em quadratura, em qualquer lugar do sistema,
ângulo de fase introduz uma tensão série em
através do uso de um transformador de regulação
quadratura no sistema resultando no fluxo de
para controle do ângulo de fase. Isto difere da
correntes que atrasam a tensão aplicada em cerca
tradicional transformação de potência Y-∆ uma
de 90 graus, ou a circulação de correntes (ativa)
vez que o deslocamento angular de corrente e
em fase.
quadratura
circulação
(reativa)
de
devido
uma
às
tensão não é fixo mas depende da posição do tap.
No caso da correção de tensão para quedas na
O diagrama esquemático de um transformador de
linha, um simples equipamento de controle de
regulação para controle do ângulo de fase é
tensão pode ser usado. Este equipamento
apresentado na figura 5.
simplesmente soma ou subtrai uma tensão em
fase com a tensão do sistema. No caso do
controle do ângulo de fase, o equipamento pode
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 386 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
ser idêntico exceto pelo fato de que a tensão
A tensão a ser somada ou o deslocamento
somada ou subtraída está em quadratura.
angular que deve ser obtido pode ser determinada
através de cálculos, considerando as impedâncias
Conforme a discussão anterior mostrou, existem
das linhas interligadas e as condições das cargas
casos onde o controle de tensão e do ângulo de
do sistema. Neste caso são usados programas
fase são exigidos. A figura 6 mostra uma das
específicos de rede que oferecem uma ferramenta
possíveis configurações que pode ser usada para
rápida e precisa para a obtenção de soluções.
o controle de tensão e do ângulo de fase.
TRANSFORMADOR
SÉRIE
a
a´
b
b´
c
c´
V. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
A
manutenção
preventiva
é
dividida
por
periodicidade de execução, sendo que em cada
periodicidade executa-se determinado tipo de
atividade, e sempre se executa a manutenção
anterior junto com a atual, ou seja, junto a uma
manutenção anual executa-se também uma
semestral, por exemplo.
TRANSFORMADOR
DE EXCITAÇÃO
Figura 6 – Transformador de Regulação para Controle
Os itens aqui inspecionados ou os ensaios aqui
Independente da Tensão e do Ângulo
mencionados podem variar de empresa para
empresa,
ou
de
acordo
com
o
tipo
de
Em situações onde a tensão e o ângulo de fase
transformador, ou ainda, de acordo com a
estão
importância do transformador para o sistema ou a
intimamente
relacionados,
um
único
mecanismo pode ser suficiente. Contudo, quando
um
controle
desejado,
criticidade quanto ao desligamento.
completamente independente é
dois
mecanismos
com
dois
enrolamentos de regulação e um enrolamento
As inspeções são divididas por periodicidade,
conforme a seguir.
série, ou com um enrolamento de regulação e dois
enrolamentos série são necessários.
V.1. SEMESTRAL
Neste tipo de inspeção, com o transformador no
Para sistemas malhados, o controle dos fluxos de
sistema, energizado, realiza-se inspeções visuais
potência ativa e reativa nas várias linhas do
quanto a estanqueidade, pintura, conexões,
sistema pode ser obtido de forma mais econômica
estado da sílica-gel e coleta de óleo para análise
com a colocação do equipamento de controle no
cromatográfica.
ponto onde a carga a ser transferida é a menor.
No caso da interligação de sistemas de diferentes
V.2. ANUAL
concessionárias, a localização será determinada
Neste tipo de manutenção, se repete a anterior e
pelos limites entre os sistemas.
adicionalmente se inspeciona o transformador
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 387 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
com mais detalhes, estando o transformador
•
energizado, quanto a:
•
•
•
•
das
conexões
terminais
das
buchas dos barramentos e das muflas;
Estanqueidade das partes integrantes do
•
Estado das conexões de aterramento do
circuito de óleo;
tanque, da bucha X0 e da chaparia de
Estado de conservação e integridade do
proteção
indicador
inspeções de acordo com o tipo de
de
nível
de
óleo
e
dos
termômetros de óleo e enrolamentos;
•
Estado
do
barramento,
e
demais
transformador.
Integridade da conexão de aterramento do
tanque e fixação dos moto-ventiladores;
Como principal diferencial, além de podermos
Presença de ruídos estranhos oriundos do
inspecionar os dispositivos e acessórios pelo fato
transformador (verificar com e sem o
do transformador estar desernegizado, é que
sistema
nesta
de
resfriamento
forçado
manutenção
são
feitos
os
testes
operando);
operacionais dos dispositivos primários, circuito de
Coleta de óleo isolante, para análise físico-
refrigeração e sistema anti-incêndio.
química.
V.4. QUADRIENAL
V.3. BIENAL
Neste tipo de manutenção, além de se repetir a
Neste tipo de manutenção, além de se repetir a
anterior, com o equipamento desenergizado,
anterior, com o equipamento desernegizado,
executam-se
executa-se uma limpeza geral do transformador,
transformador, tais como:
•
verificando o regulador quanto a:
•
ensaios
elétricos
Motoventiladores
(500 Vcc/1 min)
do tanque de expansão;
Ø Medir a tensão e a corrente em regime
•
Relé de Buchoholz;
•
Amostragem de óleo;
•
Condições
flutuadores
dos motores dos motoventiladores
do
relé
•
Aferir e ajustar os instrumentos abaixo
Buchholz;
relacionados,
•
Estanqueidade dos flanges;
encontrados e deixados:
•
Módulos do tanque;
Ø Indicador de temperatura do óleo
•
Radiadores;
•
Conservador;
•
Válvula de alívio de pressão;
•
Bases das buchas e tampas de inspeção
do tanque;
•
Estado das porcelanas das buchas, quanto
a limpeza e presença de trinca e/ou sinais
de arco;
no
Ø Ensaio da resistência de isolamento
Fixação e estanqueidade das tubulações
dos
os
Ø Indicador
e
anotar
de
os
ajustes
temperatura
do
enrolamento primário
Ø Indicador
de
temperatura
do
enrolamento secundário
Ø Imagens térmicas
Ø Indicado
de
nível
de
óleo
do
transformador
Ø Relé de Buchholz
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 388 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Ø Relé supervisor de tensão
antes se a unidade encontra-se desenergenizada
Transformador
e devidamente segura para manutenção.
Ø Relação de transformação
•
•
Ø Resistência ôhmica do enrolamento
VII VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Motor de acionamento do comutador
Os reguladores de tensão para sistemas de
Ø Executar ensaio da resistência de
transmissão são equipamentos complexos que
isolamento (500 Vcc/1 min), medindo a
exigem um cuidado muito especial durante sua
tensão e a corrente
construção e operação. A escolha de materiais
com características especiais adequadas para as
Comutador
Ø No
comutador
são
feitos
vários
condições de operação é de extrema importância,
ensaios, porém diferem para cada tipo
pois os comutadores sob carga, que representam
de fabricante.
a principal peça dos reguladores, operam sob um
regime
de
carga
que
solicita
elétrica
e
V.5. HEXANUAL
mecanicamente
Esta manutenção é feita somente no comutador, e
componentes. Conforme visto, a manutenção
a maioria das empresas contrata o próprio
preventiva é rigorosa e envolve diversos itens. Por
fabricante do comutador para executar esta
isso, a adoção de uma política de manutenção
manutenção. O tempo e o número de operações
preventiva adequada torna-se um fator primordial
também irá variar de acordo com o fabricante e o
para
modelo do comutador. O estado do óleo isolante
equipamento, aumentando, conseqüentemente, a
do comutador deverá ser acompanhado pelo
vida
menos a cada um ano.
características construtivas e operativas discutidas
garantir
útil
acima,
todas
uma
do
melhor
mesmo.
aliadas
à
as
suas
partes
performance
Considerando-se
política
de
do
as
manutenção
Excepcionalmente, caso ocorram mais de 50.000
apresentada,
operações após a última inspeção hexanual,
econômica dos reguladores de tensão para
realiza-se uma nova manutenção no comutador.
sistemas de transmissão em 25 anos.
VI. MANUTENÇÃO CORRETIVA
REFERÊNCIAS
A manutenção corretiva é realizada na maioria
[1]
das vezes em função dos defeitos e problemas
Reference Book, by Central Station Engineers of
encontrados nas inspeções durante a manutenção
the Westinghouse Electric Corporation. East
preventiva. Peças defeituosas, como buchas,
Pittsburgh, Pennsyvania. 4a edição, 1950.
Electrical
pode-se
estimar
Transmission
and
a
vida
útil
Distribution
devem ser substituídas por unidades novas e
equivalentes.
O
ajuste
do
regulador
e
a
[2] Catálogos e manuais de Fabricantes.
purificação ou troca de óleo são exemplos de
outros concertos executados na manutenção
[3] Relatórios de Concessionárias.
corretiva. No caso de falhas, deve-se verificar
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 389 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Religador
RESUMO
equipamento citadas no decorrer do estudo, e
Religadores são dispositivos de proteção contra
ainda, os critérios de manutenção estabelecidos,
sobrecorrente, automáticos, destinados a abrir e
pode-se estimar a vida útil dos religadores,
religar uma ou mais vezes um circuito de corrente
baseando-se no número de operações mecânicas
alternada, de acordo com uma seqüência de
do equipamento pela freqüência de operação em
operação predeterminada. São aplicados tanto na
campo. Desta forma estima-se a vida útil de um
derivação do alimentador do barramento da
religador em 23 anos.
subestação, como em diferentes pontos da rede
aérea
de
distribuição.
O
processo
de
I. INTRODUÇÃO
determinação da vida útil do religador deve levar
Religadores automáticos são equipamentos de
em consideração fatores como o processo de
interrupção da corrente elétrica, dotados de uma
interrupção, que efetuado por um religador à
determinada
vácuo, não contamina o óleo, já que é efetuado no
operações de abertura e fechamento de um
interior da câmara de vácuo. Assim, a vida útil de
circuito, durante a ocorrência de um defeito.
capacidade
de
repetição
em
uma câmara à vácuo é superior a de uma câmara
de interrupção em óleo. Outro fator importante é
Os religadores podem ser aplicados tanto na
que durante a operação de fechamento do
derivação do alimentador do barramento da
religador, quando seus contatos se aproximam,
subestação, como em diferentes pontos da rede
existe uma distância crítica entre eles em que o
aérea de distribuição. A larga aplicação dos
arco se restabelece. Esta distância é denominada
religadores em circuitos de distribuição das redes
distância de restabelecimento no fechamento e
aéreas das concessionárias de energia elétrica é
provoca uma certa erosão nos contatos e seu
devida ao fato deste equipamento permitir que os
conseqüente
a
defeitos transitórios sejam eliminados sem a
periodicidade da manutenção preventiva a ser
necessidade de deslocamento de pessoal de
realizada. Esta periodicidade é determinada
manutenção para percorrer o alimentador em
através da experiência profissional, baseada no
falta.
número de operações, nível de curto-circuito e
aplicados em instalações onde os defeitos são
algumas
sempre de natureza permanente.
desgaste.
operações
Outro
anormais
fator
que
é
possam
Estes
equipamentos
não
devem
ser
ocorrer, garantindo a confiança no religador.
Considerando-se as várias tecnologias existentes,
II. CARACTERÍSTICAS
os fatores que provocam desgaste e depreciação
Os religadores podem ser classificados quanto ao
das propriedades mecânicas e elétricas do
número de fases em:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 390 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.1. RELIGADORES MONOFÁSICOS
sensor do religador ao sentir uma condição de
Destinados à proteção de redes aéreas de
corrente anormal no circuito envia um sinal ao
distribuição
religadores
sistema de manobra que efetua a abertura dos
também podem ser utilizados em redes trifásicas
contatos principais. Após um determinado tempo,
que alimentam cargas monofásicas, desde que se
chamado tempo de religamento, o sensor envia,
tenha um religador monofásico em cada fase.
automaticamente, um outro sinal ordenando ao
monofásica.
Estes
sistema de manobra efetuar o fechamento dos
II.2. RELIGADORES TRIFÁSICOS
referidos contatos, reenergizando o alimentador.
Destinados à proteção de redes aéreas de
Se a corrente de defeito persistir, o religador inicia
distribuição, onde é necessário o seccionamento
o chamado ciclo de religamento, onde um número
tripolar simultâneo para evitar que as cargas
determinado de aberturas e fechamentos é
ligadas ao alimentador funcionem com apenas
efetuado de acordo com as condições de controle
duas fases.
estabelecidas.
Os religadores também podem ser classificados
Os religadores devem ser instalados no sistema
quanto ao sistema de controle:
de acordo com as seguintes condições:
•
A) Controle por ação eletromagnética: são
também conhecidos como religadores hidráulicos.
A
tensão
nominal
do
religador
ser
compatível com a tensão do sistema;
•
A capacidade de corrente nominal do
São equipamentos dotados de uma bobina série
religador ser igual ou superior à corrente
atravessada
de demanda máxima do alimentador;
pela
corrente
do
alimentador.
Quando a corrente que flui pela bobina é superior
•
A capacidade de ruptura do religador ser
à corrente de acionamento, o religador abre seus
igual ou superior à máxima corrente de
contatos devido à ação do núcleo da bobina sobre
curto-circuito trifásica ou fase e terra do
o mecanismo de disparo. O deslocamento do
núcleo da bobina série comprime a mola de
sistema no ponto de sua instalação;
•
fechamento do religador, predispondo-o a nova
operação.
A
tensão
suportável
de
impulso
do
religador ser compatível com a do sistema;
•
O ajuste da temporização de religamento
deve possibilitar a coordenação com os
B) Controle eletrônico: são os religadores
dotados de um sistema de estado sólido capaz de
memorizar os ajustes necessários à execução das
operações de religamento. Basicamente, os
equipamentos de proteção instalados a
jusante do alimentador, tais como, chaves
fusíveis,
seccionadores
ou
outros
religadores.
ajustes possíveis são: valor da corrente de
acionamento; número de disparos; curva de
atuação. O funcionamento destes tipos de
Os religadores podem ser classificados quanto ao
meio de interrupção de arco em:
religadores pode ser descrito da seguinte forma: o
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 391 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
A) Religadores automáticos de interrupção em
proteção de redes de distribuição rural ou
óleo: são equipamentos cuja disrupção da
de redes de distribuição urbana. Estes
corrente é feita no interior de um recipiente cheio
religadores
de óleo mineral. Podem ser fabricados em
empregados na interrupção de correntes
unidade
são
de defeito em redes aéreas, após cumprir
adequados para instalação ao tempo ou abrigado.
um determinado ciclo de religamento. A
Podem ser construídos para dois propósitos:
principal diferença entre os religadores de
•
monofásicas
ou
trifásicas
e
autosuportados
e
Subestação de potência: são religadores
subestação e os de distribuição está no
apropriados para instalação fixa no solo, o
mecanismo de manobra, enquadrando-se
que lhes confere atributos para operar na
aí os dispositivos sensores.
proteção
de
alimentadores
em
subestações de construção abrigada ou ao
B) Religadores automáticos de interrupção a
tempo. Outra característica deste tipo de
vácuo: são equipamentos dotados de câmara de
religador é a utilização de fonte auxiliar em
extinção de arco no interior da qual se fez vácuo e
corrente contínua e alternada em baixa
se instalou os seus contatos principais. Da mesma
tensão para alimentação dos relés de
forma que o tipo de religador anteriormente
indução, do motor de carregamento da
descrito, estes religadores podem ser construídos
mola, da sinalização, etc. Os religadores a
para dois propósitos:
óleo mineral para subestações podem ser
•
são
•
Subestação de potência: têm a mesma
subdivididos em religadores a grande
aparência externa dos religadores a óleo.
volume de óleo e religadores a pequeno
É, normalmente, trifásico, apropriado para
volume de óleo. O princípio básico da
instalação ao tempo, com estrutura fixa ao
interrupção no óleo se fundamenta na
solo, automatizado pela ação de relés de
elevação de temperatura provocada pelo
indução de sobrecorrente, acoplados à
surgimento do arco quando os contatos do
própria estrutura do religador e com a
equipamento se separam, resultando na
operação coordenada pela atuação do relé
decomposição das moléculas do óleo e na
de religamento. Ao se estabelecer a
formação de gases. Dos gases liberados, o
separação dos contatos no interior de uma
hidrogênio é o principal responsável pela
câmara a vácuo, o arco elétrico se
extinção do arco, graças a sua excelente
manifesta entre os mesmos, fazendo com
capacidade refrigerante, e em segundo
que a corrente flua através do vapor
lugar, pela notável pressão que ele e os
ionizado, gerado pela vaporização do
demais gases exercem sobre a mesma
material dos contatos nos pontos de arco,
região do arco.
até que a corrente do circuito passe pelo
Sistemas
de
distribuição:
são
seu zero natural. Nesse momento, ela é
equipamentos destinados à instalação em
interrompida,
o
vapor
metálico
se
poste e sua aplicação é exclusiva na
condensa e a tensão de restabelecimento
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 392 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
transitória não é capaz de fazer conduzir
atualmente podem ser classificados quanto
qualquer corrente do meio dielétrico. As
ao controle utilizado para o ajuste e
câmaras de interrupção a vácuo estão
contagem do ciclo de religamento em:
localizadas no interior do tanque do
religadores de controle eletrônico (dotados
religador cheio de óleo mineral, cuja
de
função é apenas a de servir como meio
religamento
dielétrico
funções do religador) e religadores de
entre
as
partes
vivas
do
dispositivos
que
estáticos
e
controlam
hidráulico
relé
de
todas
as
equipamento. O processo de interrupção
controle
(dotados
de
não contamina o óleo, já que é efetuado no
mecanismos apropriados, constituídos de
interior da câmara de vácuo. A vida útil de
haste, êmbolo, câmara de interrupção e
uma câmara a vácuo é muito superior à
um tanque cheio de óleo mineral, dispondo
uma câmara de interrupção em óleo. Outra
de um diafragma através do qual se pode
característica importante é que durante a
ajustar todas suas funções operativas).
operação de fechamento do religador,
•
quando seus contatos se aproximam,
III. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
existe uma distância crítica entre eles em
O religador deve sofrer inspeção sistemática em
que o arco se restabelece. Esta distância é
intervalos regulares. A experiência profissional,
denominada distância de restabelecimento
baseada no número de operações, nível de curto-
no fechamento. Este fenôm eno provoca
circuito e algumas operações anormais que
uma determinada erosão nos contatos e
possam ocorrer, logo estabelecerá um programa
seu conseqüente desgaste.
de manutenção que dará garantia de conveniente
Sistemas
de
distribuição:
são
os
confiança no religador.
religadores apropriados para aplicação em
redes aéreas de distribuição, em que não
há necessidade de fonte auxiliar para
Com a linha desenergizada, recomenda-se:
•
alimentar o sistema que impulsiona o
mecanismo
de
manobra.
São
Verificar se o religador está corretamente e
rigidamente fixado.
•
Verificar se as partes componentes do
caracterizados por um equipamento de
mecanismo de operação estão firmes, sem
corpo único, de fácil montagem e providos
danos e livres de material estranho.
de dispositivo destinado à manobra por
•
vara. Tais religadores contêm, em sua
grande maioria, um recipiente cheio óleo
sejam verificadas e estejam bem fixas.
•
mineral, no interior do qual se encontram
as câmaras de interrupção. O óleo tem
partes
religadores
vivas
a
do
vácuo
religador.
Os
Examinar a isolação da fiação de controle
para localizar evidências de abrasão.
•
apenas a função de meio dielétrico entre
as
Que as conexões de todos os terminais
Medir a resistência de contato do circuito
principal.
•
Verificar o nível de óleo isolante.
empregados
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 393 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Limpar as buchas caso haja deposição de
REFERÊNCIAS
sujeira.
ser
[1] Filho, J. M. Manual de Equipamentos Elétricos.
cuidadosamente examinadas para verificar
Livros Técnicos e Científicos Editora, Volume 2,
se há rachaduras ou riscos, devido a
2a edição 1994.
As
mesmas
devem
descargas de arcos elétricos.
•
Verificar os interruptores, pois durante a
[2] Norma ABNT NBR 8177
operação normal de um interruptor, um
pouco
do
material
dos
contatos
é
[3] Catálogos e informações de fabricantes
gradualmente erodido.
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
As falhas mais comuns estão relacionadas com:
•
O nível do óleo isolante, o qual deve ser
completado com o óleo indicado pelo
fabricante.
•
As buchas, que devem ser substituídas, se
possível, com o auxílio da assistência
técnica do fabricante.
•
Os interruptores, que devem ser trocados
quando
for
verificado
um
desgaste
excessivo.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Considerando-se as várias tecnologias existentes,
os fatores que provocam desgaste e depreciação
das propriedades mecânicas e elétricas do
equipamento citadas no decorrer do estudo, e
ainda, os critérios de manutenção estabelecidos,
pode-se estimar a vida útil dos religadores,
baseando-se no número de operações mecânicas
do equipamento pela freqüência de operação em
campo. Desta forma estima-se a vida útil de um
religador em 23 anos.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 394 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Reservatório
RESUMO
fatores condicionantes, bem como, na própria falta
O presente trabalho aborda um reservatório com
de dados estatísticos que possam avaliar melhor o
fins exclusivamente hidrelétricos. Serão discutidos
tempo de vida útil de um reservatório, sugere-se a
sucintamente aspectos de viabilidade técnica do
princípio o valor de 100 anos.
empreendimento, atento-se sobretudo à questão
geológica
no
que
diz
respeito
a
sua
I. INTRODUÇÃO
estanqueidade, estabilidade dos taludes das
Um reservatório pode ter múltiplas funções, além
encostas
e
de fins hidrelétricos, dentro das quais algumas se
assoreamento, além de aspectos biológicos, tais
destacam, por exemplo, recreação, controle de
como, por exemplo, a eutrofização do lago. Sendo
cheias, navegação, abastecimento d’água e
um reservatório sujeito a tantas ocorrências,
irrigação.
marginais,
sismicidade
induzida
estando ele situado em áreas de clima, geologia,
cobertura vegetal, declividade das encostas, uso
Quando o reservatório criado por uma barragem
da terra, de configuração geométrica tão distinta,
praticamente inexiste ou quando simplesmente
etc. fica difícil avaliar sua vida útil e conseqüentes
tem o nível das águas dos cursos naturais
taxa de depreciação baseado em tantos fatores
barradas e desviadas para estruturas de adução,
condicionantes.
do
com pouca variação desse nível, caracterizando,
assoreamento, causa mais comum de sua
ainda, baixa capacidade de armazenamento
inutilização parcial ou total, de custos reparadores,
d’água, a instalação trabalha a fio d’água.
Tirando-se
a
questão
muitas vezes, inviável do ponto de vista técnico
e/ou econômico, fica o fator condicionante do
Nas usinas hidrelétricas a fio d’água sem
tempo de vida útil econômico da própria usina.
regularização, em especial nos meses e anos
Este poderá ser o seu balizador. Assim, caso o
secos, o déficit de energia deveria ser fornecido
valor do tempo de vida útil seja inferior ao do
por usinas alternativas (térmicas, por exemplo),
tempo de vida útil econômico da usina, esgotados
ficando essas, pelo menos teoricamente, paradas
técnica
nos períodos de maior chuva. Por sua vez, as
e
preventivas
economicamente
e
usinas hidrelétricas poderiam, nessa época,
sedimentos, controle biológico, etc. resta a opção,
fornecer energia suficiente para suprimento do
pelo
consumo. Porém, tal procedimento torna-se
em
de
medidas
de
menos
reparadoras
as
termos
controle
de
novos
empreendimentos, de uma mudança sistemática
antieconômico,
pois
exigiria
uma
potência
do arranjo geral do barramento quando na fase
instalada muito grande nessas usinas, ficando a
inicial de projeto. Na dependência então de vários
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 395 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
usina térmica ou a hidrelétrica ociosa durante
ficando cada vez mais onerosas para sua
muito tempo.
desapropriação, com os reservatórios inundando,
muitas vezes, obras, sítios arqueológicos e outros
Assim, torna-se necessário regularizar o deflúvio
em locais tidos como problemáticos do ponto de
natural dos rios por meio de grandes reservatórios
vista
a serem criados pelas barragens.
econômico, dentre outros para a sociedade civil,
social,
político,
ambiental,
técnico,
uma usina pode vir a ser inexeqüível.
Dependendo
do
volume
d’água
criado,
os
reservatórios são capazes de armazenar água de
A título de ilustração, as Pequenas Centrais
períodos com deflúvios abundantes para períodos
Hidrelétricas – PCH’s - foram classificadas pela
em que o consumo excede a disponibilidade
ANEEL como sendo aquelas que dispõem de um
natural de água nos cursos d’água. Nesse caso, o
reservatório de área inundada igual ou menor que
reservatório é dito de acumulação, podendo ter
3,0 km2 e potência instalada igual ou menor que
regularização diária, semanal, mensal, plurienal,
30 MW.
entre outros.
II. ASPECTOS DE VIABILIDADE TÉCNICA
Uma regularização plurienal eficiente dependente
É durante a fase de estudos preliminares de uma
do regime do rio correspondente, ou seja, nos rios
usina que podem ser analisados a estanqueidade
da zona tropical, o volume útil dos reservatórios é
e o assoreamento progressivo de um reservatório,
da ordem de 50% a 70% do deflúvio anual médio,
a estabilidade de taludes das encostas marginais
assegurando uma regularização de até 95% da
e a sismicidade induzida, fatores também de
descarga média. O restante desse valor é vertido.
decisão
Já os rios das zonas subtropicais e temperadas,
empreendimento.
quanto
à
viabilidade
técnica
do
não tendo um regime tão equilibrado, necessitam
de reservatórios bem maiores.
A estanqueidade do reservatório, em especial,
devido às percolações excessivas, causando
Até
recentemente,
a
criação
de
grandes
perdas d’água significativas, pode interferir no
reservatórios no Brasil não constituía grande
tempo de enchimento do reservatório, raramente
problema devido à esparsa população e devido
impedindo
também ao valor pouco expressivo das terras
dependência de fatores geológicos, topográficos e
inundadas.
hidrogeológicos.
Hoje em dia, em função de uma maior densidade
O assoreamento do reservatório constitui uma das
populacional, resultando em dispendiosos custos
mais comuns e graves ocorrências verificadas ao
de relocação dos residentes e de sistemas de
longo de sua vida útil.
esse
enchimento,
ficando
na
transporte, com as terras sendo mais aproveitadas
para agricultura e pecuária, conseqüentemente,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 396 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O assoreamento pode atingir intensidade máxima
de
em regiões de pluviosidade muito baixa, cobertura
deslizamentos de grandes massas, causando
vegetal mínima, topografia acidentada, onde,
ondas de grande porte. Mas são comuns os
nesse
tipo
deslizamentos que afetam não só o próprio
sedimentares arenosas ou formações aluvionares
reservatório, como outros órgãos da usina, tais
abundantes de areia e cascalho.
como, por exemplo, os deslizamentos de taludes
caso,
predominam
rochas
do
“overtopping”
da
barragem
devido
a
laterais de canais adução, vertedouros e casas de
É
sabido
que
o
equilíbrio
hidráulico-
força.
sedimentológico de um rio é perturbado quando
encontra uma barragem, fazendo com que haja
As margens do reservatório podem ser muitas
uma desaceleração da corrente líquida.
vezes erodidas, sofrendo a ação das ondas, em
direções predominantes de ventos e constituídas
Visto
que
muitos
dos
empreendimentos
de taludes formados por solos de baixa coesão,
hidrelétricos existentes no Brasil são antigos, com
representando, ainda, um processo indutor de
a maioria projetada sem a devida consideração do
escorregamentos de pequeno a médio porte.
fator assoreamento, é comum, infelizmente,
encontrar reservatórios quase inutilizados, por
Os deslizamentos são mais comuns durante a
deixarem
fase de enchimento do reservatório, quando se
simplesmente
de
considerar,
por
exemplo, desmatamentos em regiões de solos de
impõem as maiores modificações ao meio físico.
pouca resistência contra erosão.
Como no Brasil, os deslizamentos de taludes nas
O
assoreamento
dos
reservatórios
resulta
encostas marginais dos reservatórios não são tão
principalmente do material constituído de siltes,
numerosos e graves, excetuando-se aqueles
areia e cascalho, o qual se deposita a partir das
decorrentes da erosão de suas margens, os
cabeceiras do reservatório, em forma de deltas.
estudos de investigações devem ser concentrados
apenas nas áreas onde as possibilidades destes
É durante as grandes cheias que esse material se
fenômenos possam de fato causar maiores danos.
sedimenta mais perto da barragem, sendo
descarregado em boa parte para jusante.
A sismicidade induzida é outro fator importante,
podendo provocar abalos sísmicos de pequena à
A estabilidade dos taludes, existentes nas áreas
baixa magnitude.
localizadas ao longo das encostas marginais do
reservatório, deve ser também bem investigada,
Embora à primeira vista pode parecer que esses
em
elevações
abalos sejam predominantemente intrínsecos aos
correspondentes à faixa de variação operacional
grandes reservatórios, já foram observadas no
do nível d’água e imediatamente acima do nível
Brasil ocorrências em pequenos lagos, como, por
máximo. No Brasil, são pouco freqüentes os casos
exemplo, o da usina de Cajuru, MG.
especial,
no
entorno
das
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 397 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
As conseqüências desses abalos no Brasil têm
As plantas aquáticas, quando em crescimento
afetado as populações vizinhas mais no sentido
progressivo, indicam águas com alto teor de
psicológico do que aqueles causados por danos
nutrientes. As macrófitas, por exemplo, por sua
materiais.
alta exigência de nutrientes, são considerados
indicadores biológicos de eutrofização.
Provavelmente, a origem dos abalos verificados
pode ser atribuída às alterações das pressões
Algumas
espécies
são
até
desejáveis,
neutras ao longo de falhas e outros defeitos
dependendo da quantidade por favorecerem a
geológicos de grande porte. Tais ocorrências
produtividade pesqueira no reservatório.
podem, em geral, terem sido submetidas a
esforços tectônicos ou de outra natureza, em que
O aguapé Eichhornia crassipes é comumente
os aumentos de pressão neutra, decorrentes do
encontrado nas regiões do sul do Brasil, causando
próprio reservatório, representam uma força a
aborrecimentos na operação dos reservatórios,
mais que desencadeou o sismo. O peso da água
quando obstruem a entrada das tomadas d’água,
armazenada
esforços
dificultando o livre escoamento das águas de
verticais ao longo de toda a área do reservatório,
adução, afetando, com isso, a capacidade de
criando, com isso, deformações diferenciais
geração das usinas. Além disso, podem promover
profundas,
fraturas
o aparecimento de corrosão dos componentes
também
mecânicos e de refrigeração das casas de força,
pode
ainda
movimentando
desfavoravelmente
submeter
falhas
localizadas
e
e
submetidas a esforços tectônicos.
devido à alteração eventual da qualidade da água.
Os aspectos biológicos, como a eutrofização do
Por outro lado, a presença e proliferação de
lago, a produção de gases sulfídrico e metano e a
plantas aquáticas favorecem o aparecimento de
produção acelerada de algas, dependem do
doenças causadas pelo desenvolvimento de
volume de armazenada em relação à biomassa
mosquitos e caramujos.
tenra afogada, isto é, quanto menor o efeito
causado
ao
reservatório,
quanto
maior
a
III. MANUTENÇÃO
disponibilidade de oxigênio dissolvido e menor a
Uma manutenção eficiente, embora não possa,
quantidade de matéria orgânica.
muitas
vezes,
eliminar
o
assoreamento
progressivo de um reservatório, pode minimizar o
Observou-se que, em reservatórios onde o
processo, seja através do plantio de vegetação
desmate foi pouco abrangente ou em que nada foi
ciliar para proteção das margens do reservatório,
desmatado,
drenagens pluviais localizadas, passando pela
o
oxigênio
é
nulo
a
pouca
profundidade, a acidez de água é alta, podendo
construção
ocasionar danos nas estruturas de geração, entre
desarenação, até a dragagem parcial ou até total
outros, afetando o concreto da barragem e de
do material depositado. Nesse último caso, o
órgãos auxiliares.
investimento financeiro frente aos benefícios
de
estruturas
auxiliares
de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 398 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
assegurados pode não ser viável, fazendo com
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
que a usina conviva com o assoreamento
Nas usinas brasileiras em operação, o valor da
verificado, correndo-se o risco de uma completa
taxa de assoreamento pode ter sido avaliado
inutilização do reservatório.
unicamente tomando-se por base as condições da
época dos seus antigos estudos de avaliação
O controle de plantas aquáticas no interior do
sedimentológica.
reservatório vai depender também da relação
reservatório da usina de Três Marias que, em
custo benefício.
1960, os estudos à época previam uma vida útil
Como
exemplo,
cita-se
o
de 500 anos. Em 1970, esse reservatório já
A solução ou minimização do problema de
estava com 30% do volume útil assoreado. Esse
eutrofização do lago ocorre quando os núcleos de
assoreamento
proliferação são identificados, sendo localizados,
provavelmente ao grave desmatamento ocorrido
muitas vezes, em remansos a jusante de
nas cabeceiras do Rio São Francisco, visando à
emissários poluídos.
produção
de
não
previsto
carvão
vegetal
se
deveu
utilizado
nas
siderurgias mineiras.
Muitas vezes, a proliferação das macrófitas pode
ser previsível. Nesse caso, cabe ao projetista
Alguns reservatórios existentes no Brasil, que
lançar mão de arranjos alternativos, tais como
foram devidamente avaliados por Ponçano et al.,
vertedouro de escorrimento laminar, estruturas
Castro, entre outros durante um período máximo
flutuantes com a função de reter ou desviar a
de 45 anos, aproximadamente, apresentaram
vegetação para jusante da barragem.
taxas anuais de assoreamento, variando entre
0,06% até 8,78% do volume total do reservatório.
Nos casos em que a usina está em franca
operação, outros recursos técnicos podem ser
As avaliações sedimentológicas podem ser feitas,
empregados, como o uso de limpeza através de
então, correlacionando essas observações em
limpa-grades, havendo ocasiões, em que as
regiões cujas condições morfológicas e climáticas
unidades
a
sejam semelhantes, dispondo-se de outros dados
produção, enquanto se retira o material retido
colhidos na bacia de drenagem do rio em questão.
geradoras
possam
interromper
junto aos órgãos de adução. Ou até operações de
escoamento d’água pelo próprio vertedouro.
Dessa forma, o cálculo da vida útil de um
reservatório pode ser dado pela relação entre o
Várias usinas adotam a remoção manual da
volume total em m 3 e o volume total de
plantas aquáticas como um dos métodos de
sedimentos em m3/ano. Existem hoje no Brasil
controle. Os serviços consistem simplesmente em
programas e procedimentos confiáveis para uma
içar as plantas para as margens, onde são
razoável
recolhidas ou desviadas para o vertedouro, onde
determinado curso d’água, os quais certamente
avaliação
sedimentológica
de
um
são lançadas para jusante.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 399 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
determinaram um valor mais real do tempo de
[3] Schreiber, Gerhard Paul, São Paulo, Edgard
vida útil de um reservatório.
Blücher, Rio de Janeiro, Engevix, 1977.
Assim, o tempo de vida útil de um reservatório não
[4] Carlos Henrique de A. C. Medeiros, Utilização
pode ser avaliado semelhantemente como o de
de Técnica de Análise de Probabilidade de Risco
outros órgãos de uma usina hidrelétrica.
na Avaliação de segurança de Barragens, Anais
do
Tirando outros fatores externos que podem
XXII
Seminário
Nacional
de
Grandes
Barragens, 1999.
inviabilizar ou reduzir o tempo de utilização de um
reservatório, somente com a elaboração séria de
[5] João Francisco Alves Silveira, Diretrizes para
estudos
a Instrumentação de Pequenas e Médias Centrais
sedimentológicos
será
possível
determinar um valor mais preciso.
Hidrelétricas, Anais do 1o Simpósio Brasileiro
Sobre Pequenas Médias Centrais Hidrelétricas,
O tempo de vida útil econômico da usina pode ser
1998.
determinante na avaliação do tempo de vida útil
do próprio reservatório. Atendo-se apenas e tão
[6] Pedro Lagos M. Filho e Amilton Geraldo,
somente para o problema do assoreamento do
Tópico Barragens e Reservatórios, Geologia de
reservatório,verifica-se que, caso ele seja inferior,
Engenharia, Associação Brasileira de Geologia de
deverão ser tomadas medidas preventivas de
Engenharia, 1998.
controle de sedimentos ou até de modificações no
arranjo geral do barramento quando na fase inicial
6] Nelson Infanti Jr. e Nilton Fornasari Filho,
de projeto.
Tópico
Processos
de
Dinâmica
Superficial,
Geologia de Engenharia, Associação Brasileira de
Diante disso e na dependência dos vários fatores
Geologia de Engenharia, 1998.
condicionantes citados, bem como, na falta de
dados estatísticos que possam avaliar melhor o
tempo de vida útil de um reservatório, sugere-se a
princípio o valor de 100 anos.
REFERÊNCIAS
[1] Diversos autores, Design of Small Dams,
United States Department of the Interior, 1987.
[2] Diversos autores, Safety Evaluation of Existing
Dams, United States Department of the Interior,
1987.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 400 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Seccionalizador
RESUMO
isolamento, e na posição fechada mantém a
Seccionalizador pode ser definido como um
continuidade do circuito elétrico nas condições
dispositivo mecânico de manobra capaz de abrir e
especificadas. Da mesma forma, um seccionador
fechar um circuito, quando uma corrente de
pode ser definido como um dispositivo mecânico
intensidade
ou
de manobra capaz de abrir e fechar um circuito,
restabelecida, quando não ocorre variação de
quando uma corrente de intensidade desprezível é
tensão significativa em seus terminais. Ele
interrompida, ou restabelecida, quando não ocorre
também é capaz de conduzir corrente sob
variação
condições normais do circuito e, durante um
terminais. Ele também é capaz de conduzir
tempo
sob
corrente sob condições normais do circuito e,
condições anormais, tais como curto-circuito. Os
durante um tempo especificado, conduzir corrente
seccionadores são utilizados em subestações
sob condições anormais, tais como curto-circuito.
para permitir manobras de circuitos elétricos, sem
Por interruptor se entende o dispositivo mecânico
carga, isolando disjuntores, transformadores de
capaz de fechar e abrir, em carga, circuitos de
medida e proteção, e barramentos. Também são
uma instalação sem defeito, com capacidade para
utilizados em redes aéreas de distribuição urbana
resistir
e rural com a finalidade de seccionar os
seccionador interruptor é um dispositivo definido
alimentadores
de
como o interruptor, que adiciona a capacidade de,
diversas
na posição aberta, garantir a distância de
desprezível
especificado,
manutenção
previstas
ou
realizar
operação.
de
recomendados
interrompida,
conduzir
durante
em
manutenção
é
chaves
serviços
os
corrente
trabalhos
manobras
Em
termos
de
seccionadoras,
são
de
de
aos
tensão
significativa
esforços
em
decorrentes.
seus
Já
o
isolamento requerida pelo nível de tensão do
circuito.
manutenção
preventiva com sugestão de periodicidade de 3
Os seccionadores são utilizados em subestações
anos.
vida
útil
uma
para permitir manobras de circuitos elétricos, sem
nas
características
carga, isolando disjuntores, transformadores de
mecânicas e elétricas do equipamento, bem como
medida e proteção, e barramentos. Também são
na realização periódica de manutenção preventiva
utilizados em redes aéreas de distribuição urbana
pode ser estimada em 40 anos.
e rural com a finalidade de seccionar os
A
avaliação
seccionadora,
da
baseada
de
alimentadores
durante
I. INTRODUÇÃO
manutenção
ou
realizar
Chave é um dispositivo mecânico de manobra que
previstas em operação.
os
trabalhos
manobras
de
diversas
na posição aberta assegura uma distância de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 401 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
A operação dos seccionadores em carga provoca
e excluindo todos os elementos que
desgaste nos contatos e põe em risco a vida do
permitem a operação simultânea;
operador. Porém, podem ser operados em carga
•
Contatos: compreendem o conjunto de
quando são previstas, no circuito, pequenas
peças metálicas destinadas a assegurar a
correntes de magnetização de transformadores de
continuidade do circuito, quando se tocam;
potência
e
reatores,
ou
ainda
correntes
•
capacitivas.
Terminais: são as partes condutoras da
chave, cuja função é fazer a ligação com o
circuito da instalação;
Dentro de uma instalação, os seccionadores
•
Dispositivo de operação: são aqueles
podem ainda desempenhar várias e importantes
através dos quais se processa a abertura
funções:
ou fechamento dos contatos principais do
•
Manobrar
circuitos;
permitindo
transferência de carga entre barramentos
seccionador;
•
de uma subestação;
•
Isolar
um
Dispositivo de bloqueio: é o dispositivo
mecânico que indica ao operador a
equipamento
qualquer
da
posição assumida pelos contatos móveis
subestação, tais como transformadores,
principais,
disjuntores, etc. para execução de serviços
determinada manobra.
após
a
efetivação
de
de manutenção ou outra utilidade;
•
Propiciar o by-pass de equipamentos,
II.1. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
notadamente,
Existem diversos tipos de chaves seccionadoras,
os
disjuntores
da
subestação.
o aspecto construtivo depende da finalidade e da
tensão do circuito em que serão instaladas. Os
II. CARACTERÍSTICAS
seccionadores podem ser unipolares ou tripolares,
As partes componentes mais importantes de um
sendo que para este último caso é necessário um
seccionador são:
mecanismo que obrigue a abertura simultânea dos
•
Circuito principal: compreende o conjunto
três pólos.
das partes condutoras inseridas no circuito
que a chave tem por função abrir ou
•
fechar;
São destinados à operação em subestações de
Circuitos auxiliares e de comando: são
consumidor, em geral, de pequeno e médio porte
aqueles destinados a promover a abertura
ou fechamento da chave;
•
II.1.1. Seccionadores para Uso Interno
Pólos: são a parte da chave, incluindo o
circuito principal, sem o suporte isolante da
base, associada exclusivamente a um
caminho condutor eletricamente separado
de instalação abrigada, livre de intempéries.
Quanto à construção, estas seccionadoras podem
ser classificadas em:
•
Seccionadores simples: são constituídas
por uma ou três lâminas condutoras (caso
seja unipolar ou tripolar) acionadas por um
mecanismo
articulado.
O
seccionador
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 402 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
simples é montado sobre uma estrutura
chave tripolar, bem como os isoladores,
metálica, constituída de chapa de ferro
têm a mesma construção dos modelos
dobrada em U que sustenta os três pólos e
anteriores. As hastes isolantes permitem a
o eixo do mecanismo de acionamento
operação simultânea das três fases, o que
manual na extremidade do qual pode ser
seria
montada a alavanca. As lâminas de
cartuchos fusíveis. Deve-se evitar o uso
contato
cobre
em cubículos metálicos, já que os elos
eletrolítico, sendo cada uma composta por
fusíveis, quando operam, permitem a
um conjunto de facas duplas ou até por
formação de um arco no interior do
dois
duplas,
cartucho, que é expulso pela parte inferior,
dependendo do modelo e da capacidade
podendo atingir o invólucro metálico. Isso
de condução de corrente nominal.
propicia uma falta a arco, isto é, um curto-
Seccionadores com buchas passantes:
circuito fase-terra através do arco. Como o
este tipo de seccionador possui um
próprio nome sugere, os seccionadores
conjunto de buchas de passagem, em
fusíveis exercem funções simultâneas de
geral,
proteção e seccionamento.
são
fabricadas
conjuntos
montado
de
na
em
facas
parte
superior,
permitindo a ligação entre dois cubículos
•
•
impossível
somente
com
os
Seccionadores interruptores: são formados
adjacentes. São basicamente utilizados em
por uma chave tripolar com comando
painéis metálicos, devido ao reduzido
simultâneo das três fases, podendo ser
espaço que ocupam. São fabricados com
acionada manualmente por um mecanismo
isoladores de porcelana vitrificada, ou com
que
isoladores de resina epóxi. Opcionalmente,
previamente carregada, ou então, através
esses seccionadores podem ser fabricados
de um dispositivo percussor de que
com um sistema de terra para dar maior
dispõem os fusíveis de alta capacidade de
segurança
ruptura, atuando sobre o sistema de
à
manutenção
do
circuito
libera
força
seccionadores devem possuir câmaras de
sustenta os três pólos e as alavancas de
extinção de arco, já que não operam
manobra previstas. As lâminas e os
apenas com pequenas correntes indutivas
contatos são idênticos aos seccionadores
ou capacitivas, mas são próprios, em
simples.
geral,
fusíveis:
são
acionados
os
com
correntes iguais à nominal da chave.
chaves
seccionadoras dotadas de três hastes
caso,
mola
uma estrutura de ferro dobrado que
serem
Nesse
uma
bloqueio
para
mola.
de
elétrico. O seccionador é montado sobre
Seccionadores
da
a
•
Seccionadores reversíveis: são chaves
isolantes, geralmente de resina epóxi ou
que permitem normalmente a transferência
de fenolite, montadas em paralelo a três
de carga de um circuito para outro. São
cartuchos fusíveis (também fabricados em
bastante utilizadas em subestações de
epóxi ou fenolite). O acionamento da
consumidor, quando se tem uma geração
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 403 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
de emergência ou alternativa que não
formam uma série de paralelogramos,
possa ser feita em tensão secundária, em
chamados pantógrafos e suportados por
virtude das distâncias em que se acham as
uma coluna isolante fixada sobre uma
cargas.
base metálica e acionada por uma coluna
rotativa paralela à anterior.
II.1.2. Seccionadores para Uso Externo
São destinados à operação em subestações de
II.2. CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS
instalação externa, normalmente de grande porte.
As características elétricas de uma seccionadora
Em termos construtivos, as chaves seccionadoras
são:
de uso ao tempo podem ser classificadas como:
•
Seccionadores de abertura lateral singela
II.2.1. Tensão Nominal
(ALS): caracterizados por apresentar as
É aquela para a qual o seccionador foi projetado
hastes condutoras se abrindo lateralmente.
para funcionar em regime contínuo, e deve ser
O comando é feito numa das colunas
igual à tensão máxima de operação prevista para
isolantes que gira em torno do seu próprio
o sistema em que será instalado.
eixo
até
atingir
um
ângulo
de
aproximadamente 60°. Uma haste metálica
•
pode ligar rigidamente o comando de três
É a corrente que o seccionador deve conduzir
chaves, formando um conjunto tripolar.
sem que os limites de temperatura previstos em
Seccionadores de dupla abertura lateral
(DAL): são constituídos de duas lâminas
condutoras articuladas a partir de um
ponto central da chave, montadas sobre
uma coluna isolante que gira juntamente
Seccionadores de abertura vertical: são
constituídos em geral, de três colunas
isolantes
cujas
lâminas
condutoras
principais são articuladas a partir de uma
coluna intermediária abrindo verticalmente.
•
Seccionadores
pantográficos:
seccionadores
cuja
verticalmente.
Constituem-se
contato
em
fixo,
operação
geral
norma sejam excedidos. Os seccionadores devem
suportar condições de trabalho acima dos valores
nominais durante intervalos de tempo específicos.
Sejam os dois casos seguintes:
•
Sobrecarga contínua: é caracterizada pela
porcentagem de corrente adicional que o
com o mecanismo de manobra.
•
II.2.2. Corrente Nominal
são
é
feita
de
um
montado
no
barramento da subestação, e de dois
contatos móveis fixados na extremidade
superior de um mecanismo articulado, que
seccionador pode suportar dentro dos
limites
de
temperatura
definidos
por
norma. Outra definição bastante utilizada
diz que sobrecarga contínua é a corrente
de qualquer valor superior à corrente
nominal do seccionador, que é capaz de
conduzi-la durante um período de tempo
suficientemente longo para permitir a
estabilização
operação.
de
Dessa
sua
temperatura
forma,
para
de
não
comprometer as características técnicas e
propriedades mecânicas do equipamento,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 404 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
deve-se estabelecer os limites admissíveis
II.2.6. Capacidade de Interrupção
de temperatura.
Os seccionadores são equipamentos incapazes
é
de interromper correntes elevadas, a não ser
o
alguns tipos construídos para média tensão, que
seccionador pode conduzir acima da sua
dispõem de câmaras de interrupção adequadas,
capacidade nominal, durante um período
em geral para correntes nunca superiores a sua
de tempo especificado, sem que os limites
nominal,
de temperatura definidos por norma sejam
interruptores. Contudo, os seccionadores devem
excedidos. Para tempos de sobrecarga
abrir e fechar circuitos indutivos e capacitivos
pequenos,
valores
onde podem ocorrer elevadas correntes de
curta
magnetização, tais como na energização de
Sobrecarga
de
caracterizada
curta
pela
maiores
admissíveis
de
duração:
corrente
são
que
os
sobrecarga
de
os
transformadores
duração.
chamados
de
seccionadores
potência
ou
banco
de
capacitores. A seguinte equação
pode
ser
II.2.3. Nível de Isolamento
empregada para se determinar a capacidade de
Caracteriza-se pela tensão nominal suportável do
interrupção:
dielétrico às solicitações de impulso atmosférico e
Ii =
de manobra. As isolações dos seccionadores são
D
⋅K
Vi
do tipo regenerativo, ou seja, rompido o dielétrico
devido à aplicação de um impulso de tensão, suas
Onde:
condições retornam aos valores iniciais logo que
cesse o fenômeno que provocou a disrupção.
Ii – corrente de interrupção, valor eficaz,
em A;
Vi – tensão de linha em kV;
II.2.4. Solicitações das Correntes de Curto-Circuito
Os seccionadores devem permitir a condução da
corrente
de
curto-circuito
por
um
D – distancia mínima entre lâminas através
das chaves de aterramento.
tempo
K – fator de correção.
previamente determinado até que a proteção de
retaguarda atue eliminando a parte do sistema
III. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
defeituoso.
No
caso
de
recomendados
II.2.5. Coordenação dos Valores Nominais
depende
de
vários
parâmetros
elétricos da instalação, além da corrente de carga.
Essa
coordenação
é
função
da
corrente
suportável de curta duração, valor eficaz e do
valor de crista da corrente suportável.
seccionadoras,
serviços
de
são
manutenção
preventiva com sugestão de periodicidade de 3
A escolha do valor da corrente nominal de um
seccionador
chaves
anos. Dentre as várias inspeções a serem
realizadas,
regulagem
recomenda-se:
dos
verificação
seccionadores;
da
ajuste
e
lubrificação do sistema de articulação; resistência
ôhmica dos contatos; tempos de abertura e
fechamento de seccionadores motorizados; no
caso de seccionador motorizado: medir as
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 405 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
correntes de partida e de regime do motor;
verificação da abertura e fechamento manual
através da manivela; funcionamento dos contatos
auxiliares; caso a chave possua lâminas de
aterramento: verificação do funcionamento e
medição da resistência de contato; inspeção
completa.
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Alguns pontos dos itens discutidos anteriormente
mostraram que a operação dos seccionadores em
carga resulta no desgaste dos contatos. Contudo,
os mesmos podem ser operados em carga
quando são previstas, no circuito, pequenas
correntes de magnetização de transformadores de
potência
e
reatores,
ou
ainda
correntes
capacitivas. Outro fator, que comprometerá as
características
técnicas
e
as
propriedades
mecânicas do equipamento, é a violação dos
limites admissíveis de temperatura.
A avaliação da vida útil de uma seccionadora,
baseada nas características mecânicas e elétricas
do
equipamento,
bem
como
na
realização
periódica de manutenção preditiva, pode ser
estimada em 40 anos.
REFERÊNCIAS
[1] Filho, J. M. Manual de Equipamentos Elétricos.
Livros Técnicos e Científicos Editora, Volume 1,
2a edição 1994.
[2] J. R. D. Fonseca, “Manutenção Preventiva e
Preditiva de Equipamentos de Alta e Média
Tensão”,
em
14°
Congresso
Brasileiro
de
Manutenção.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 406 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema Anti-Ruído
RESUMO
atenuar os ruídos são basicamente as que são
Os sistemas anti-ruído aplicados em plantas de
aplicáveis através de equipamentos atenuadores
geração de potência para a geração de energia
na fonte de geração do mesmo e as que podem
constituem-se de dispositivos que podem ser
ser aplicadas ao meio de transmissão. Os
inseridos na cadeia onde se processa o ruído.
sistemas
Este se processa em uma cadeia constituída
silenciadores, são utilizados nos gases de escape
basicamente de três elementos: fonte, meio de
das turbinas e motores de combustão interna, os
transmissão e, finalmente, receptor. Nas plantas
quais são bastante exigidos em decorrência do
de potência com motores de combustão interna e
meio por se tratar de gases com temperatura bem
turbinas a gás, além de medidas que podem ser
acima da atmosférica e com presença de pó
tomadas no projeto, na maioria dos casos, utilizam
contaminante, agentes corrosivos, entre outros.
silenciadores como atenuadores na fonte, tanto na
De forma geral, a vida útil média destes
entrada de ar, quanto na saída de gases após a
equipamentos situa-se por volta de 30 anos.
anti-ruído,
principalmente
os
combustão e, em alguns, os compartimentos que
enclausuram o equipamento. Já as plantas de
I. INTRODUÇÃO
potência, utilizando turbinas a vapor, têm como
Os sistemas anti-ruído foram desenvolvidos
fonte, além da expansão do vapor na turbina, a
principalmente a partir da década de 30 devido às
própria combustão na caldeira, quando for o caso,
maiores exigências da sociedade quanto aos
o condensador e o gerador. O ideal seria inibir o
níveis permissíveis para a emissão de ruídos. Em
ruído na fonte, no entanto, em grande parte dos
1936, começou a elaboração de documentos
casos, isto oferece grandes dificuldades do ponto
relacionados com saúde publica; depois em 1960
de vista tecnológico e, conseqüentemente, pode
e, de forma mais expressiva, em 1974, em que
ser traduzido em custos elevados. Diante desta
foram
condição, resta interferir na cadeia, ou seja, no
movimentos iniciais.
criados
estatutos
englobando
os
meio de transmissão ou isolar acusticamente o
receptor. As plantas de geração de potência,
Os sistemas anti-ruído devem ser especificados
dependendo das exigências do local onde são
de forma a evitar os danos provocados pelo ruído
instaladas, devem ser isoladas acusticamente
que causam desde males à saúde até a
através
(enclosures)
interferência na operação de outros instrumentos.
constituídos de materiais isolantes a fim de não
O ruído se processa basicamente em uma cadeia
extrapolar os limites permissíveis estabelecidos na
constituída de três elementos: a fonte, o meio de
legislação. De forma geral, as medidas para
transmissão e, finalmente, o receptor. O ideal
de
compartimentos
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 407 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
seria inibir a geração do mesmo e a propagação
I.1. RUÍDOS EM MOTORES DIESEL
deste na fonte; no entanto, esta é uma medida
Dentre as principais fontes geradoras de ruído em
que pode onerar muito o equipamento, podendo
um motor de combustão interna destacam-se:
•
Radiação da própria máquina;
•
Entrada de ar;
Para fins de geração de energia, além das
•
Saída de ar;
precauções quando possíveis de serem aplicadas
•
Sistema de resfriamento e equipamentos
levar a custos impraticáveis.
no projeto da máquina, outras medidas podem ser
auxiliares.
tomadas para atenuar o ruído.
Nas máquinas:
Considerando a cadeia onde se processa o ruído,
•
pode-se tomar as seguintes medidas:
•
•
de ruído ocorre devido ao aumento da
Na fonte: Colocação de silenciadores e a
pressão no interior dos cilindros durante a
construção de um compartimento com
combustão; resultando na vibração das
material próprio, ou seja, material isolante;
superfícies externas;
No
meio:
Layout
equipamentos
que
adequado
emitem
dos
ruído
•
e
colocação de barreiras protetoras anti•
Combustão interna: uma fonte expressiva
O aumento rápido da pressão nos motores
a diesel resultam em harmônicos maiores;
•
Nos sistema de exaustão de gases, o
ruído;
problema maior é entrada de gás quando a
No receptor: A utilização de protetores
válvula de descarga esta aberta.
individuais
e
a
construção
de
um
compartimento com material próprio.
Ruído na entrada:
•
O
ruído
é
causado
pela
periódica
É importante lembrar que, em um ambiente
interrupção do fluxo de ar causado pela
fechado,
abertura e fechamento das válvulas.
sem
isolamento
acústico,
o
som
produzido é refletido milhares de vezes pelas
paredes, podendo até multiplicar o nível de ruído
Dispositivos de controle utilizados para atenuação
com grande quantidade de reverberação.
de ruído:
Os sistemas de barreiras e compartimentos que
•
Silenciadores de entrada;
•
Proteção
acústica
através
de
envolvem a fonte geradora do ruído, assim como
compartimento
os compartimentos que envolvem o receptor, são
envolvendo o equipamento emissor do
constituídos de materiais próprios, ou seja,
ruído.
com
material
próprio
isolantes acústicos que, por sua vez, podem ter
formas, por exemplo, de mamilos que permitam
I.2. TURBINAS A GÁS
uma maior área de absorção do ruído.
Existe uma serie de turbinas a gás com
configurações
distintas;
no
entanto,
para
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 408 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
aplicações especificas, existem também enormes
destaca-se o isolamento destes componentes do
similaridades, como exemplo, citam-se as turbinas
ciclo em um compartimento próprio.
para geração de energia elétrica. As turbinas a
gás podem ser descritas de forma bastante
simplificada como uma máquina contendo um
Quanto aos fabricantes, citam-se:
•
compressor de ar, uma câmara de combustão
onde se injeta o combustível no ar que advém do
Higgott Kane – Industrial Noise Controls
LTD;
•
General Eletric.
compressor, com as devidas proporções para que
ocorra a combustão, e a turbina propriamente dita.
No Brasil, aplicados à casa de maquinas, existe a
Os gases ao saírem da câmara de combustão
acústica.
encontram-se normalmente em alta pressão e em
alta
temperatura,
condições
próprias
para
II. CARACTERÍSTICAS
expandirem na turbina propriamente dita e
A General Eletric possui um silenciador para
gerando a potência de eixo que acionara o
turbina que é construído em aço stainless 409.
gerador elétrico.
Este silenciador possui um sistema de furos na
parte interna, utilizando os dois princípios de
As principais fontes de geração de ruído em uma
atenuação de ruído: o reativo e o dissipativo.
turbina a gás são:
•
•
Dependendo da aplicação, as turbinas são
Além disso, o sistema anti-ruído possui o
montadas em estruturas metálicas, o que
compartimento com material isolante próprio para
pode ser fonte de ruído;
atenuar
O sistema de compressão do gerador de
silenciadores,
gases;
permissíveis para operar o ciclo de potência.
ruídos
que,
é
em
possível
conjunto
obter
com
os
valores
•
O circuito de lubrificação e refrigeração;
•
A unidade de geração de energia, ou seja,
Existem também painéis que funcionam como
o gerador elétrico, através do redutor de
barreira acústica que são colocados em pontos
velocidades quando este existir ou através
críticos que contribuem expressivamente para a
do sistema de ventilação.
solução do problema.
I.3. PLANTAS DE POTÊNCIA COM GERAÇÃO A
O sistema utilizado pela GE pode atingir 90 Dba
VAPOR
de pressão do nível de ruído a um metro de
As principais fontes de geração de ruído nestas
distância do compartimento quando se considera
plantas são na turbina, na caldeira, principalmente
somente a turbina como fonte, pois, quando estão
na queima do combustível, na descarga dos
interagindo mais fontes, dificulta a garantia dos
gases, no condensador e no gerador elétrico.
níveis, o que requer uma disposição adequada e
Quanto
um estudo mais apurado.
aos
sistemas
anti-ruído
aplicáveis,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 409 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Para uma suposta comunidade que esteja a 60 m
interna, enquanto que o tipo dissipativo abrange
de distância da planta de geração de energia,
uma faixa maior de freqüência de 500 a 4 kHz.
pode-se obter um nível de 55 a 65 Dba.
Estes silenciadores são simples e constituem-se
Quanto aos dispositivos de controle utilizados
de materiais, na sua parte interna, que absorvem
para
aos
o som. Os materiais utilizados na absorção do
empregados nos ciclos de potência com motores
som devem ser designados de forma que tenham
de combustão interna.
um coeficiente de absorção compreendendo uma
atenuação,
estes
são
similares
faixa grande de freqüência e uma superfície lisa
II.1. SISTEMA ANTI-RUÍDO PARA GERAÇÃO A
para minimizar a perdas por atrito do fluxo de gás.
VAPOR
Este material também deve suportar aquecimento,
fogo e contaminantes existentes no gás. Na
Nas plantas de potência para geração de energia,
maioria
pode-se
confeccionados, combinando tanto o princípio
encontrar
dispositivos
como
os
compartimentos próprios para atenuar ruídos
dos
casos,
os
silenciadores
são
reativo quanto o dissipativo.
similares aos empregados para turbinas a gás,
assim como silenciadores na exaustão de ar.
II.3. COMPARTIMENTOS
Os compartimentos (enclosures) são montados
Quanto às normas referentes a este assunto,
envolvendo o equipamento que gera o ruído e/ou
citam-se:
isolando e também o operador e, desta forma,
•
A norma NBR 7566 trata de Máquinas
trabalhando como uma cabine acústica para o
elétricas
transmitido
operador. Estes compartimentos são construídos
através do ar – método de medição num
com materiais isolantes, dissipadores de som que
campo livre sobre um plano refletor.
são montados a partir de módulos ou através do
A norma NBR 11677 trata das divisórias
jateamento do material sob forma de
internas moduladas – Determinação da
espuma. Os que são montados a partir de
isolação sonora.
módulos têm a vantagem de possuir formas.
•
girantes
–
Nível
uma
Quando fazemos esta opção, ampliam a área de
II.2. SILENCIADORES
absorção do som e, conseqüentemente, melhora
Os silenciadores podem ser divididos em dois
a performance de atenuação do ruído.
grupos: os do tipo reativo e o tipo dissipativo.
Quanto
à
obsolescência
tecnológica,
os
Os do tipo reativo são mais utilizados para
dispositivos não sofreram grandes alterações. Em
trabalhar
seja,
determinadas aplicações, atualmente, além da
freqüências que estão na faixa de 50 a 200 Hz.
aplicação de novos materiais, verifica-se o
Esta é a razão pela qual este tipo de silenciador é
desenvolvimento de dispositivos eletrônicos que
com
baixa
freqüência,
ou
mais empregado em motores de combustão
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 410 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
são utilizados para emitirem pulsos defasados do
No entanto, de forma geral, estes sistemas
ruído original a fim de atenuá-lo.
possuem vida útil por volta de 30 anos.
III. MANUTENÇÃO CORRETIVA
REFERÊNCIAS
Quanto às manutenções, os dispositivos anti-ruído
[1] Bines, J.E. Noise control in industry, USA 1978.
não as requerem com muita freqüência devido,
principalmente,
à
simplicidade
destes
equipamentos. No entanto, vale lembrar que estes
sistemas
trabalham,
exaustão,
normalmente
temperatura
e,
quando
com
aplicados
Seminar, agosto 1994.
na
gases
à
alta
do
tipo
de
dependendo
[2] GE Turbines State-of-the-art Technology
[3] PS produtos e serviços, Revista junho 1999.
combustível pode ser encontrado uma fração de
de enxofre, principalmente, o que propiciará
condições para o desenvolvimento de corrosão.
As manutenções nos silenciadores consistem
reparos na estrutura metálica e remoção de
incrustações
em
determinados
pontos
do
silenciador, assim como pintura com tintas
especiais que suportam temperaturas superiores à
atmosférica.
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil econômica para estes sistemas
depende da aplicação e do regime de trabalho da
planta de geração. Normalmente, os atenuadores
de ar na entrada de uma turbina ou motor de
combustão
trabalham
sob
condições
mais
favoráveis que os que se encontram no sistema
de exaustão de gases.
Os sistemas que utilizam compartimentos feitos
com matérias isolantes vão perdendo algumas
características em função da ação do meio,
contato com a água, acúmulo de poeira, entre
outros.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 411 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema Auxiliar de Corrente Contínua
RESUMO
auxiliar de corrente contínua pode ser estimada
Os sistemas auxiliares de corrente contínua são
como sendo de 10 anos.
sistemas
extremamente
importantes
e
necessários para a segurança e operação de
I. INTRODUÇÃO
subestações e centrais elétricas, pois permitem
A
que as partes vitais de uma instalação continuem
empregada como força primeira ou de emergência
funcionando mesmo com uma eventual falta de
em todas as atividades que dependem de uma
energia no sistema principal. O sistema auxiliar
fonte de energia, por ser mais econômica e
compõem -se
unidades
disponível. Em termos de viabilidade, muito tempo
retificadoras e bancos de bateria. A unidade
decorrerá até que os acumuladores venham a ser
retificadora é a parte mais importante de uma
substituídos por outras fontes de energia estática
fonte de corrente contínua. Ela é responsável pela
que
conversão da tensão CA da rede em tensão CC
grande resistência mecânica e elevados valores
através de uma ponte retificadora formada por
de corrente de descarga.
principalmente
de
corrente
contínua
proporcionem
um
tem
sido
amplamente
desempenho
seguro,
SCR´s. O controle do ângulo de condução dos
SCR´s permite a estabilização da tensão e
Os principais acumuladores recarregáveis que
corrente de saída. Em condições normais, o
surgiram foram os acumuladores de chumbo e
retificador alimenta as cargas CC e as baterias,
posteriormente os acumuladores alcalinos. Hoje,
para manter a carga das mesmas. Na falha das
os níveis de qualidade e desempenho atingidos,
unidades
são compatíveis com as mais rigorosas exigências
retificadoras,
as
baterias
são
responsáveis pela alimentação das cargas CC. As
de segurança e confiabilidade.
baterias são compostas por uma associação em
série de vários acumuladores elétricos. Dentre os
A
vários tipos de baterias existentes, as alcalinas e
Subestações Elétricas tornou-se atualmente uma
chumbo-ácidas
prática generalizada e necessária para que as
são
de
longe
as
mais
instalação
instalação
Centrais
e
longa das baterias e do sistema auxiliar como um
funcionando apesar de uma eventual falta de
todo, torna-se imprescindível a adoção de um
energia no sistema principal. Sua aplicação é
programa de manutenção preventiva aliada a um
justificada para melhor assegurar, entre outros, os
projeto adequado de controle dos parâmetros de
seguintes serviços:
aspectos, a vida útil econômica de um sistema
uma
em
partes
•
de
baterias
empregadas. Para garantir uma vida útil mais
operação das baterias. Considerando-se tais
vitais
de
continuem
Operação dos equipamentos de proteção,
medição e comunicação;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 412 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Comando do acionamento de disjuntores;
corrente, para os seguintes regimes de operação
•
Iluminação de segurança;
das baterias:
•
Alimentação de lâmpadas de sinalização.
•
Flutuação: regime de carga da bateria no
qual o fornecimento de corrente para o
consumidor é feito pelos retificadores. A
II. UNIDADE RETIFICADORA
corrente consumida pela bateria (fornecida
II.1. CONCEITO BÁSICOS
pelos
A unidade retificadora é, sem dúvida nenhuma, a
compensar as perdas por autodescarga
parte mais importante de uma fonte de corrente
dos elementos e a manter a caga completa
contínua. Comumente denominada de Retificador,
dos acumuladores.
ou ainda de carregador, a unidade retificadora
•
retificadores)
é
destinada
a
Carga Normal: regime de carga da bateria
(UR) é uma fonte de tensão contínua que
no
apresenta
descargas intermitentes para alimentar os
duas
características
básicas
e
qual
a
mesma
sofre
pequenas
consumidores quando a fonte CC formada
importantes:
•
Estabilização de tensão;
pelos retificadores torna-se inoperante. A
•
Limitação de corrente.
corrente
consumida
pela
bateria
é
destinada a recompletar a capacidade
Além de alimentar os consumidores, a UR
perdida dos acumuladores, devolvendo-os
alimenta também o conjunto de elementos de
à condição de carga completa.
bateria que é utilizado para suprir energia aos
•
Carga Especial: regime de carga da
consumidores nos casos de não funcionamento
bateria no qual a mesma sofre perda total
do sistema formado pelos retificadores. A figura 1
de sua capacidade nominal, devido ao
apresenta o esquema de uma fonte CC com
fornecimento contínuo de corrente ao
redundância de retificadores que aumenta a
consumidor, por tempo prolongado, devido
confiabilidade do sistema auxiliar.
à inoperância da fonte de CC. A corrente
consumida pela bateria se destina a
Barramento CC
+
_
recuperação total da capacidade de cada
consumidor.
Para atender aos regimes de operação das
UR´s
Bateria
bateias, as UR´s são projetadas para operar em
uma das seguintes condições de funcionamento:
Figura 1 – Fonte CC com Redundância
•
Piloto com fornecimento de tensão para
flutuação;
Os retificadores são projetados para trabalhar em
cinco condições distintas de tensão e corrente de
•
Piloto com fornecimento de tensão para
carga normal;
saída, relacionadas aos tipos de fornecimento da
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 413 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
•
Auxiliar com fornecimento de corrente
retificadora através de um transformador
limitada em 50% da corrente nominal;
de potência.
•
Auxiliar com fornecimento de corrente
Módulo de Ponte Retificadora: constitui-
limitada em 100% da corrente nominal;
se no elemento conversor de CA em CC. A
Manual com fornecimento de tensão para
tensão CA do secundário do transformador
carga especial.
de entrada é aplicada a um circuito
retificador trifásico de onda completa,
II.2. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
formado por SCR´s, que têm o comando
A finalidade principal da UR, em um sistema de
do ângulo de condução feito pelo estágio
fontes de CC, é converter a tensão alternada da
de regulação e controle.
•
fonte CA em tensão contínua, para alimentação
dos consumidores.
Módulo de Filtro de Saída: responsável
pela eliminação da ondulação da tensão
de saída do retificador. O tipo de filtro
As possibilidades de se conseguir a tensão
normalmente empregado é constituído por
retificada são as mais variadas possíveis. O
circuitos tipo RLC.
•
diagrama da figura 2 apresenta um exemplo de
uma unidade retificadora.
Circuitos
ENTRADA CA
de
Entrada
retificadora
SAÍDA CC
Regulação
e
Controle:
de
modo
a
manter
as
características de tensão e corrente de
Regulação
de
Controle
Informação de Corrente
Proteção
e
Alarme
Sobrecarga de Corrente
saída nas condições especificadas.
Informação de Tensão
•
Informação Para
Falha de Fase
Informação de Tensão
de
comanda o disparo dos SCR´s da ponte
Filtro
de
Saída
Ponte
Retificadora
Informação Para Sinc.
Módulo
Módulo de Proteção e Alarme: protege o
equipamento
contra
defeitos
internos,
sobrecargas na saída e sobretensão na
Remota
Medição
entrada.
Sinalização
Local
•
Figura 2 – Diagrama em Blocos – UR
Módulo
de
Sinalização:
sinaliza
as
informações que indicam normalidade ou
anormalidade do equipamento.
O princípio utilizado para a estabilização da
•
tensão e corrente de saída é baseado no controle
Cada estágio apresentado na figura 2 representa
com
função
específica
no
indicadores
de
contemos
tensão
e
Módulo de Circuitos de Entrada: reduz a
tensão CA de entrada para os valores
adequados
de
utilização
III. BATERIA DE ACUMULADORES
Os
termos
bateria
de
acumuladores
ou
simplesmente bateria são usados na linguagem
funcionamento e controle da UR.
•
Medição:
corrente de saída da UR.
retificadora.
circuito
de
dispositivos
do ângulo de condução dos SCR´s da ponte
um
Módulo
da
técnica para definir uma associação em série de
vários acumuladores elétricos.
ponte
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 414 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III.1. CLASSIFICAÇÃO DE BATERIAS
exemplo, uma bateria com capacidade nominal de
A classificação das baterias é dada basicamente
200 Ah em um regime de descarga de 10 horas
pelo
o
pode fornecer 20 A, continuamente, durante este
funcionamento dos seus acumuladores, sendo as
período, atingindo no final deste tempo a tensão
principais:
indicada pelo fabricante.
tipo
de
solução
•
Baterias alcalinas;
•
Baterias ácidas.
empregada
para
III.3.2. Tempo de Descarga
O tempo de descarga representa o período dado
As baterias podem ser classificadas também
pelo fabricante para a bateria atingir a tensão final
quanto à sua função. Para as aplicações em
de descarga, em um determinado regime de
centrais e subestações elétricas são utilizadas as
corrente de descarga. Assim, para a mesma
baterias estacionárias.
bateria de capacidade nominal de 200 Ah, a
tensão final de descarga pode ser atingida em 5
III.2. O ACUMULADOR PRÁTICO
horas para uma corrente de 40 A, ou em 20 horas
O acumulador elétrico apresenta na sua estrutura
para uma corrente de 10 A.
três partes essenciais:
•
•
Os eletrodos, onde se produzem as
III.3.3. Tensão Final de Descarga
reações quím icas;
À medida que a bateria se descarrega, a tensão
O eletrólito, que é a solução reagente e
nos seus terminais cai lentamente no início, e
que constitui o meio condutor das cargas
rapidamente no fim da descarga.
elétricas no interior do acumulador;
•
O vaso recipiente, que abriga os eletrodos
A tensão final de descarga define o valor limite da
e o eletrólito.
força eletromotriz da bateria, permitido durante o
fornecimento de corrente ao circuito externo, que
garante o processo de reversibilidade da bateria.
III.3. CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS
A seguir, são apresentadas algumas definições
básicas das características elétricas das baterias.
III.3.4. Tensão Nominal
A tensão nominal da bateria é a diferença de
potencial entre seus terminais, em circuito aberto.
III.3.1. Capacidade
A capacidade da bateria é a quantidade de
eletricidade que a mesma é capaz de fornecer, em
III.3.5. Tensão Final de Carga
regime de descarga, permanecendo a variação de
A tensão final de carga representa o valor máximo
sua
limites
de tensão alcançado nos terminais da bateria
especificados. Este parâmetro é expresso em Ah
quando a mesma recebe energia CC, no processo
(ampère-hora), indicando a corrente que a bateria
de carga, para readquirir sua capacidade total
pode fornecer continuamente durante o número
perdida na descarga.
força
eletromotriz
dentro
de
de horas estabelecido para a descarga. Por
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 415 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III.3.6. Tensão de Flutuação
Por ser uma mistura altamente explosiva, uma das
A tensão de flutuação representa o valor de
precauções que deve ser tomada durante a carga
tensão
da
necessário
para
que
a
bateria
se
mantenha sempre carregada.
bateria
é
a
retirada
dos
gases
do
compartimento onde ela está instalada. Isto requer
um sistema de ventilação adequado, podendo ser
Quanto menor a tensão de flutuação, maior será a
natural ou mecânico com auxílio de exaustores.
vida útil da bateria e maior o tempo necessário
Outra precaução é evitar que estes gases
para carga, porém maior será a possibilidade de
cheguem até os equipamentos da instalação,
não se carregar. Portanto, de acordo com a faixa
principalmente nos casos das baterias ácidas,
indicada pelo fabricante, deve-se escolher um
devido ao perigo de corrosão.
valor de tensão ideal.
III.4. TIPOS DE ACUMULADORES
III.3.7. Carga
Os principais processos reversíveis que ocorrem
A carga das baterias tem por finalidade restituir a
em um acumulador variam com os materiais
capacidade de fornecimento de corrente dos seus
ativos aplicados na sua construção.
acumuladores. Conforme apresentado no item
II.1, os tipos de carga usados para as baterias
Os acumuladores denominados chumbo-ácido
são:
possuem material ativo formado por óxidos de
•
Carga de flutuação;
chumbo imerso em uma solução aquosa de ácido
•
Carga normal;
sulfúrico. O processo de carga/descarga é dado
•
Carga especial.
pela reação química abaixo:
III.3.8. Tensão de Gaseificação
Pb O 2 + Pb + 2H2SO 4
descarga
carga
PbSO 4 + PbSO 4 + 2H2O
No processo de carga da bateria, paralelamente
ao aumento de cargas, ocorre o acréscimo da
No estado de carga, as placas contêm óxidos de
tensão nos acumuladores, que passa da condição
chumbo imersos em solução de ácido sulfúrico.
de valor final de descarga para a condição de
Na descarga, o íon sulfato do eletrólito reage com
valor final de carga. A formação de gases no
o chumbo das placas, formando sobre elas uma
interior do eletrólito alcança o seu valor máximo
camada de sulfato.
para um valor de tensão bem característico, típico
para cada acumulador, denominado de tensão de
Os acumuladores alcalinos têm como material
gaseificação. Estes gases, normalmente uma
ativo o hidróxido de níquel e o óxido de cádmio, e
mistura de hidrogênio e oxigênio, são resultantes
como eletrólito uma solução alcalina de hidróxido
principalmente da eletrólise da água do eletrólito,
de potássio com a adição de hidróxido de lítio em
e
água
as
quantidades
formadas
dependem
intensidade de corrente da carga utilizada.
da
destilada.
A
reação
química
de
carga/descarga é dada por:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 416 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
2NiO(OH) + Cd + 2H 2 O
descarga
carga
2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
III.5.3. Formação de Gases Corrosivos e Explosivos
Ambos os tipos de bateria formam hidrogênio, o
A solução de hidróxido de potássio como eletrólito
que exige cuidados especiais na sua instalação e
não entra no processo eletroquímico, agindo
operação.
apenas como um condutor extremamente eficiente
especial, desprendem gases corrosivos, o que
para os ânions e cátions durante a reação.
restringe sua instalação em salas que contenham
As
baterias
chumbo-ácidas,
em
outros equipamentos sujeitos à corrosão. A
No caso de acumuladores níquel-ferro, a única
instalação
em
sistemas
diferença é a substituição do cádmio pelo ferro. O
desaconselhável também.
blindados
é
princípio permanece o mesmo.
III.5.4. Influência da Temperatura
III.5. COMPARAÇÃO ENTRE OS TIPOS
A temperatura tem influência direta na capacidade
Além dos aspectos técnicos e econômicos, outros
em Ah das baterias, provocando inclusive uma
aspectos deverão ser considerados quando de
diminuição permanente da sua capacidade caso
uma análise comparativa entre os tipos de
seja
baterias.
prolongado em temperaturas elevadas.
III.5.1. Facilidade de Verificação do Estado de Carga
Portanto, a temperatura é um fator importante que
Nas baterias chumbo-ácidas, o estado de carga é
deve ser levado em conta nas instalações, pois
proporcional à densidade do eletrólito, para uma
reduz a vida útil das baterias.
usada
constantemente
ou
por
tempo
determinada temperatura.
III.5.5. Necessidade de Troca de Eletrólito
Nas baterias alcalinas, a densidade do eletrólito é
Nas baterias alcalinas, o hidróxido empregado
praticamente constante para qualquer estado de
como eletrólito não é estável, e em contato com o
carga.
ar absorve CO2, formando carbonato de potássio
que,
atingindo
os
limites
estipulados
na
Portanto, nas baterias chumbo-ácidas, pode-se
recomendação de manutenção, torna necessária
determinar satisfatoriamente o estado de carga
uma substituição.
através da medição da densidade do eletrólito, o
que não ocorre com as baterias alcalinas.
Nas baterias chumbo-ácidas, a troca do eletrólito
deve ser processada quando o mesmo estiver
III.5.2. Autodescarga
sujo ou contaminado com elementos prejudiciais.
A taxa de autodescarga é diretamente ligada ao
princípio de funcionamento da bateria. Enquanto a
III.5.6. Comportamento com Relação a Cargas e
taxa de autodescarga das baterias chumbo-ácidas
Descargas
é da ordem de 1,0% ao dia, a taxa das baterias
alcalinas situa-se entre 0,1 e 0,2% ao dia.
•
Cargas Insuficientes: Em ambas as
baterias, cargas insuficientes provocam a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 417 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
perda da capacidade, o que é intolerável
dimensionada
para a segurança do sistema.
substancialmente mais baixo que a bateria
Cargas em Excesso: Correntes de carga
chumbo-ácida, podendo atingir até a
em
uma
metade do valor exigido por uma bateria
destruição prematura das placas nas
chumbo-ácida. Já para os ciclos de
bateias chumbo-ácidas, ou em trocas mais
descarga em que não há picos de
freqüentes
baterias
corrente, mas uma solicitação constante, a
alcalinas devido a um aumento no índice
diferença citada anteriormente torna-se
de carbonato de potássio.
irrelevante.
excesso
podem
do
provocar
eletrólito
nas
Tempo de Carga: As baterias alcalinas,
comparadas
com
as
das
empresas,
o
custo
de
manutenção das baterias alcalinas é
maiores, reduzindo assim, o tempo de
inferior ao das baterias chumbo-ácidas.
•
Peso e Volume: Conforme mostrado
Altas Correntes de Descarga: O eletrólito
acima, para ciclos de descarga em que há
desempenha papel diferente para os dois
picos de alta intensidade durante certos
tipos de baterias quando correntes de
instantes, as baterias alcalinas requerem
descarga altas são exigidas. Nas baterias
capacidades
chumbo-ácidas,
dimensões e pesos serão menores que o
descarga,
o
eletrólito
influi
podendo
resultar
menores.
Portanto,
as
das baterias chumbo-ácidas.
em
empenamento das placas e perdas de
IV. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
massa ativa, reduzindo significativamente
A manutenção preventiva das UR´s se caracteriza
sua vida útil. Já nas baterias alcalinas, o
pelas verificações, medidas e ajustes periódicos
eletrólito é mero condutor iônico, não
dos parâmetros indicadores da condição de
provocando danos à bateria.
desempenho do equipamento, como:
Curto-Circuito Interno: A possibilidade de
ocorrer
um
curto-circuito
interno
•
nas
Inspeção visual para verificação de mau
contato e oxidação;
baterias do tipo chumbo-ácidas é causada
•
Limpeza interna;
pela formação de cristais que podem
•
Testes de operação, de confiabilidade e de
perfurar os separadores. Nas baterias
alcalinas não ocorre este fenômeno.
•
valor
podem ser carregadas com correntes
diretamente no comportamento durante a
•
um
Custo de Manutenção: De acordo com
dados
chumbo-ácidas,
carga.
•
•
para
Ciclo de Descarga: O ciclo de descarga
desempenho;
•
Ajustes dos sensores de flutuação, de
caga nominal, auxiliar e de carga especial.
de uma bateria instalada em subestações
pode ser bastante variado. Para o mesmo
Para as baterias, de uma forma geral, a
ciclo de descarga com picos elevados de
manutenção preventiva tem por objetivo o controle
corrente, a bateria alcalina pode ser
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 418 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
do desempenho da bateria através das seguintes
•
Retirada total do eletrólito do acumulador;
atividades:
•
Lavagem interna do acumulador com água
•
Correção do nível do eletrólito;
•
Correção da densidade do eletrólito;
•
Correção dos valores da tensão de carga;
•
Verificação da capacidade;
•
Verificação das condições de impurezas
VI. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
do eletrólito;
Apesar dos retificadores representarem a parte
Verificação das perdas por corrente de
mais importante de uma fonte de corrente
fuga.
contínua, a possibilidade de redundância aumenta
•
limpa;
•
Preenchimento
dos
vasos
com
novo
eletrólito.
consideravelmente a confiabilidade do sistema de
Os valores dos parâmetros de verificação e os
modo que a manutenção de uma unidade não
materiais usados para correção dependem do tipo
implica na inoperância do sistema auxiliar de CC.
de bateria utilizada.
Por outro lado, as baterias constituem um ponto
V. MANUTENÇÃO CORRETIVA
crítico também, pois na ausência da fonte CA para
Para a eliminação de defeitos ou execução de
alimentar os retificadores, a responsabilidade de
ajustes nos retificadores, o técnico responsável
suprir as cargas CC é das baterias. Se houver
pela manutenção do equipamento deve dispor de
uma falha nas baterias, de nada ainda o sistema
conhecimentos técnicos e recursos instrumental
auxiliar. Além disso, o custo elevado dos bancos
condizente com a tecnologia empregada para os
de baterias responde por quase todo o custo do
circuitos eletrônicos da UR.
sistema auxiliar de CC Dessa forma, a adoção de
um programa de manutenção preventiva aliada a
Os acumuladores podem ser recuperados em
um projeto adequado de controle dos parâmetros
qualquer uma das partes de sua estrutura –
de operação apresentados no texto é vital para
eletrodo, eletrólito e recipiente. A recuperação dos
garantir uma vida útil mais longa das baterias e
vasos ou placas dos eletrodos requer material e
conseqüentemente do sistema auxiliar como um
ferramental típicos e que são disponíveis apenas
todo.
pelos fabricantes ou firmas especializadas na
Apesar das diferenças construtivas existentes
recuperação de acumuladores.
entre os diversos tipos de baterias, dentre os tipos
os
normalmente mais empregados deve-se exigir
procedimentos operacionais recomendados pelos
uma vida útil garantida de fábrica de pelo menos
fabricantes devem ser estritamente obedecidos.
10 anos.
Para se efetuar a troca do eletrólito,
Normalmente a seqüência seguida é:
•
Descarga da bateria até a tensão final de
descarga;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 419 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Portanto, a vida útil econômica de um sistema
auxiliar de corrente contínua pode ser estimada
como sendo de 10 anos.
REFERÊNCIAS
[1]
Silva,
A.F.,
Barradas,
O.C.M.
“Telecomunicações: Sistemas de Energia”. Rio de
Janeiro. Livros Técnicos e Científicos. Embratel,
1980.
[2] Curi, M.A., Negrisoli, M.E.M. “Subestações”.
Escola Federal de Engenharia de Itajubá.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 420 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Água de Circulação
RESUMO
confiabilidade da usina. Sem ele, é impossível ter
O Sistema de Água de Circulação é o nome dado
a operação da usina. Este sistema trabalha com
ao sistema que, numa Central Térmica, supre
grandes bombas, o que requer grandes motores
água de resfriamento para os condensadores com
elétricos com sistemas especiais de refrigeração e
a finalidade de promover a condensação do vapor
grandes válvulas onde, normalmente, aparecem
na exaustão da turbina de baixa pressão. Como a
os problemas de manutenção. Se considerarmos
quantidade
nos
o uso da água do mar como fonte fria, os
condensadores de uma Usina Térmica é muito
problemas são maiores em virtude da atmosfera
grande, cerca de 33% da energia total dos
agressiva, além dos problemas de incrustações
Geradores de Vapor, necessita-se de uma grande
oriundos de animais marinhos. A experiência
quantidade
mostra que 20 anos é um tempo médio alcançado
de
de
energia
água
para
rejeitada
efetuar
este
resfriamento. Este é um dos maiores requisitos de
de vida útil.
uma Usina Térmica: muita água de resfriamento.
Esta água poderá vir do mar, de um rio, lago ou
I. FUNÇÕES DO SISTEMA
mesmo de um circuito fechado com torres de
O sistema tem como função principal suprir o meio
resfriamento. As bombas normalmente são do tipo
refrigerante para os condensadores principais e
coluna vertical e, por isso, requerem que se tenha
para os trocadores de calor do Sistema do Edifício
em todas as condições de operação um mínimo
da Turbina.
de submersão do impelidor. As instalações são
executadas de maneira a se manter o nível
II. DESCRIÇÃO DO SISTEMA
mínimo a todo tempo independente das estações
As bombas de água de circulação, que podem ser
do ano. Estas bombas, normalmente, têm uma
duas, três, quatro ou mais, em função da
pressão de descarga pequena, pois a coluna
capacidade da planta, estão instaladas em poços
d’água a vencer é pequena, porém um grande
individuais na tomada d’água, succionando água
fluxo. A garantia da água limpa na sua sucção é
da baía, rio, lago ou outros. Elas enviam para os
dada por sistemas auxiliares, tais como grades
condensadores principais no Edifício da Turbina
fixas e telas rotativas. Normalmente, este sistema
e, daí, para o Túnel ou Canal de Descarga que,
serve também como fonte fria para o resfriamento
normalmente se tratando de um rio, irá para
de todos os equipamentos do edifício da turbina, o
jusante da Tomada D’água. Sendo lago ou mar,
que poderá ser feito através de um ou mais
esta descarga dar-se-á numa posição que não
sistemas de refrigeração. Ele não é um sistema de
venha causar nenhuma influência na temperatura
segurança,
da Tomada D’água. No caso específico da Central
mas
é
fundamental
para
a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 421 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Nuclear de Angra, a Tomada D’água é feita na
automático, podendo ser acionado manualmente
Praia de Itaorna, e a Descarga é feita na Enseada
do local.
de Piraquara, numa outra baía.
Como usualmente se tratam de grandes Bombas
de Água de Circulação, estas requerem um
O
arranjo
com
relação
ao
número
de
sistema de resfriamento dos mancais da bomba e
equipamentos de limpeza é função da capacidade
do motor. A fonte de alimentação de água para
destes equipamentos e das Bombas de Água de
estes resfriamentos poderá ser a própria tomada
Circulação, o que pode dar origem a vários canais
d’água ou alguma alimentação de água potável.
de entrada ou, simplesmente, um para cada
Sendo a fonte a própria tomada d’água, devem
Bomba de Água de Circulação.
ser previstos filtro ou equipamento especial para
evitar o arraste de areia. Estes sistemas são
Em cada canal, normalmente existem duas
importantes para a operação do conjunto bomba e
comportas, uma grade fixa e uma tela rotativa. Se
motor e, portanto, devem ser sistemas de alta
for mais de um canal por bomba, eles se
confiabilidade, pois poderão tirar a unidade da
interligam após a tela para formar o poço de
linha a simples perda de uma pequena bomba
sucção daquela bomba.
destas.
Como já foi dito anteriormente, a bomba está
Este sistema tem as seguintes finalidades:
hidraulicamente pronta para partir a qualquer
•
tempo, não sendo necessário escorvá-la, porque a
do motor;
•
sucção trabalha mergulhada.
Lubrificação e resfriamento dos mancais
Lubrificação e resfriamento dos mancais
do eixo da bomba.
Cada bomba é equipada com uma válvula em sua
descarga.
A descarga das Bombas de Água de circulação
vai para o túnel de entrada de água de circulação
As telas rotativas, cuja função é remover os
ou canal e, daí, para o Condensador Principal.
resíduos sólidos que tenham passado pela grade
fixa, são normalmente instaladas em poços
A água de circulação flui através dos tubos do
individuais na sucção das bombas e têm
Condensador, diretamente da caixa d’água de
acionamento
elétricos
entrada para a caixa de saída e, daí, para o rio,
conectados a um sistema de corrente e rodas
mar, lago ou outros, através do túnel ou canal de
dentadas. As bombas de água de lavagem das
descarga de água de circulação.
através
de
motores
telas succionam do poço das Bombas de Água de
Circulação e enviam água aos bicos ejetores onde
O fluxo de água é feito em sentidos opostos nas
a tela em movimento é limpa por jatos de água. O
caixas d’água, de maneira a uniformizar a
sistema de lavagem opera normalmente em
temperatura ao longo do seu trajeto.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 422 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Os Condensadores são os maiores equipamentos
O Condensador, as Turbinas e as estruturas
do sistema, sendo, na parte da água de
metálicas da tomada d’água são, normalmente,
circulação,
protegidos contra corrosão galvânica através de
separadas
caixas,
com
válvulas
motorizadas na entrada e na saída.
sistemas de proteção catódica.
As válvulas são, normalmente, acionadas por
III. DESCRIÇÀO DOS EQUIPAMENTOS
volante, manual ou elétricas. As válvulas de
Características típicas dos equipamentos para
entrada operam totalmente abertas, e as de saída
uma Usina de 650 MWe.
são moduladas de acordo com a corrente nominal
das Bombas de Água de Circulação, sempre com
III.1. BOMBAS DE ÁGUA DE CIRCULAÇÃO (2
o cuidado de as bombas trabalharem dentro da
BOMBAS)
sua curva ótima de operação.
Características
Tipo: Centrífuga Vertical
As caixas de água do Condensador e os
Pressão de Projeto: 0,785 kg/cm2
Trocadores
NPSH requerido: 0,754 kg/cm2
de
Calor
dos
Sistemas
de
Refrigeração dos Equipamentos do Edifício da
Vazão: 1968 ton/h
Turbina possuem um sistema de escova de ar e
gases não condensáveis. Esta escorva garante o
efeito sifão na saída do Condensador e evita que
seja reduzida a área de troca de calor devido à
III.2. BOMBAS DE ÁGUA DE REFRIGERAÇÃO DOS
MANCAIS (2 BOMBAS)
Características
presença de ar nas fileiras superiores dos tubos,
Tipo: Centrífuga Vertical
aumentando a eficiência do condensador e
Pressão de Projeto: 5,9 kg/cm2
reduzindo a amperagem na bomba de água de
Vazão: 128,7 1pm
circulação.
III.3. BOMBAS DE ÁGUA DE LAVAGEM DAS TELAS
O ar e gases, no topo das caixas de entrada dos
Condensadores e nas caixas dos Trocadores de
Calor
dos
Sistemas
Equipamentos
do
de
Edifício
Resfriamento
dos
da
são
Turbina,
aspirados por bombas de vácuo.
(4 BOMBAS)
Características
Tipo: Centrífuga Vertical
Pressão de Projeto: 7,0 kg/cm2
Vazão: 4163 1pm
III.4 BOMBAS DE VÁCUO DAS CAIXAS D’ÁGUA DO
O comando das Bombas de Água de Circulação,
suas válvulas de descarga, Bombas de Água de
Lubrificação dos mancais e das Bombas de
Escova das Caixas D’água do Condensador
encontram-se na sala de controle.
CONDENSADOR E TC’S (2 BOMBAS)
Características
Tipo: Centrífuga com líquido
Pressão de sucção: 24,13 cm Hg
Vazão: 15.600 1pm (156 m 3 / min.)
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 423 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Normalmente, estas bombas são do tipo líquido
VI.2 BOMBAS DE VÁCUO
compressante que, além de funcionar como o
Para
líquido que arrastam os gases, ainda refrigeram a
contínua destas bombas é adicionado ao sistema
bomba.
um tanque de controle de pressão, que controla a
eliminar
a
necessidade
de
operação
operação das bombas. A bomba em operação
IV. INSTRUMENTAÇÃO
retira o ar do tanque reduzindo sua pressão até
~60cm Hg abs. (~8.265mm H2O), quando então é
IV.1. CONTROLE DAS TELAS ROTATIVAS
desligada automaticamente pelo sinal de um
Com um diferencial de pressão ou um diferencial
pressostato. Então o ar flui da caixa d’água do
de nível pré estabelecido, em alguma tela, parte a
condensador e dos resfriados do Edifício da
bomba de lavagem das telas que estiver em auto,
Turbina para o tanque de controle, aumentando
e abre a válvula de admissão de água de lavagem
sua pressão até atingir ~53cm Hg abs. (~7.220mm
das telas. Com a pressão de água, parte a tela
H2O),
rotativa, fazendo-a girar até completar, no mínimo,
automaticamente pelo pressostato.
quando
então
a
bomba
é
ligada
1 1/3 de volta. Este giro mínimo é conseguido
através de um temporizador. Se durante este
IV.3 INTERTRAVAMENTOS
tempo, o ∆P ou ∆L, que originou a partida do
Há intertravamentos ligados a quase todos os
sistema, não cair para a tela, ela continuará
equipamentos que compõem este sistema, sendo
girando até este valor ser atingido, quando então
dois deles relacionados com o circuito de partida
será desligada a bomba de água de lavagem,
das Bombas de Circulação que são muito
fechará a válvula de admissão e, por conseguinte,
importantes em função dos equipamentos que
a tela rotativa será desligada.
estão envolvidos. São eles:
•
Fluxo mínimo de água de lubrificação dos
Este circuito de controle também pode ser
mancais, garantido, assim, fluxo adequado
acionado por um programador de tempo ajustado
para os mancais da bomba;
para cada perímetro de 8 horas, mesmo que o ∆P
•
A bomba só liga após 20 segundos de
não tenha sido atingido, assim como, pela partida
acionamento da chave de comando. Este
manual local.
tempo é para possibilitar uma abertura
adequada da válvula de descarga.
Normalmente, estas telas rotativas têm uma chave
seletora de passo manual (adiante ou reverso),
V. OPERAÇÃO
que permite a sua partida, independentemente da
O Sistema de Água de Circulação não perfaz
partida da bomba de água de lavagem, a fim de
nenhuma função de segurança numa Usina
se soltar a tela, caso esta fique presa ou durante
Nuclear, mas é fundamental para a operação da
os serviços de manutenção.
usina. A operação da planta não é possível sem
que este sistema esteje em operação. Assim, sua
partida ocorre exatamente quando iniciamos os
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 424 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
preparativos para partida da usina. Como o
Manutenções nestes sistemas para retirar cracas
sistema é composto por várias bombas, à medida
vão
que aumenta a carga térmica no Edifício da
complicada e demorada.
constituir
em
uma
operação
bastante
Turbina e no Condensador, novas bombas vão
sendo coladas em operação.
Um meio de se evitarem estas incrustações é
adicionando cloro na água de circulação. Além
VI. MANUTENÇÃO PREDITIVA
deste produto químico ser prejudicial para o meio
A exemplo do sistema de segurança, por ser o
ambiente quando usado em excesso, é um
Sistema de Água de Circulação essencial na
acelerador dos processos corrosivos.
manutenção da confiabilidade da usina, há um
programa de inspeções periódicas, além de
VIII. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
praticamente
todos
equipamentos
A vida útil do Sistema de Água de Circulação é
pertencerem
ao
manutenção
bastante comprometida quando a água de
preditiva onde são monitorados vibrações das
refrigeração é a água do mar. Um exemplo está
bombas.
na Usina de Angra 1, onde todos os tubos do
os
seus
programa
de
Condensador foram trocados com pouco mais de
VII. MANUTENÇÃO CORRETIVA
10 anos de operação.
As manutenções corretivas mais comuns no
Sistema de Água de Circulação são nas válvulas
Embora a maioria dos equipamentos estejam
das caixas dos Condensadores, nas válvulas dos
protegidos por sistemas de proteção catódica, o
Trocadores de Calor do Sistema de Resfriamento
nível de corrosão é elevado.
do Edifício da Turbina, no Trocador de Calor do
Edifício da Turbina e no Condensador. Nas usinas
Com base na pior condição, que seria o uso da
que usam a água do mar como fonte fria, o nível
água do mar, a experiência mostra que a vida útil
de manutenção nos Trocadores de Calor e
dos principais componentes do Sistema de Água
Condensador é muito maior.
de Circulação não é maior do que 20 anos.
A água do mar tem um outro agravante que é o
REFERÊNCIAS
incrustamento de organismos vivos (cracas) nas
CFOL - Curso de Formação de Operador
paredes dos sistemas, metálicas ou de concreto,
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
principalmente nos pontos de baixo fluxo. Estas
– Eletronuclear AS
inscrustações diminuem o fluxo e, sendo nas
paredes do condensador, diminuem a troca de
calor.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 425 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Alimentação de Energia
RESUMO
nível de proteção para que haja atuação.
O Sistema de Alimentação de Energia de uma
Considerando
Usina Nuclear por motivos de segurança tem que
normalmente tem-se dois conjuntos, onde apenas
ter
externas
um deles é capaz de desempenhar 100% da
independentes. Normalmente uma das fontes
função programada, e desta maneira cada um dos
externas é o próprio sistema por onde é
sistemas é alimentado por um trem. Como
distribuída a energia gerada, sendo que a
Sistemas de Alimentação de Energia podem ter os
segunda fonte deve ser totalmente independente.
mais variados arranjos, e que no caso especifico
Uma das peculiaridades de uma Usina Térmica
das Usinas Nucleares de Angra 1 e Angra 2 elas
seja ela Convencional ou Nuclear é que a mesma
são de capacidades totalmente diferentes com
não consegue partir sem que tenha uma fonte de
arranjos diferentes, optam-se por descrever o
alimentação externa em função do grande número
sistema para a Usina Nuclear de Angra 1. Embora
de equipamentos necessários para operação da
o arranjo para Angra 2 seja totalmente diferente, a
planta. No caso da Usina Nuclear a situação é
filosofia
ainda mais crítica, pois tem que se ter além das
praticamente a mesma. Em termos de vida útil, a
fontes
alta
experiência tem mostrado que os geradores
confiabilidade, para numa condição de blackout
Diesel de emergência não ultrapassa 20 anos,
total, garantir o suprimento de energia elétrica
sendo que no momento, no caso de Angra 1, já
para os equipamentos de segurança, que irão
foram instalados dois novos geradores Diesel. Os
fazer um desligamento seguro da planta e a
inversores e carregadores de baterias, pela
manutenção do resfriamento do calor residual do
experiência adquirida em Angra 1, tem vida útil de
Reator Nuclear. Os Sistemas de Controle e
20 anos, enquanto que os disjuntores em geral
Proteção de uma usina nuclear são baseados em
têm vida útil de 25 anos. Desta maneira, o
alguns critérios como redundância, independência
Sistema de alimentação de Energia, pode ser
e
considerado com uma vida útil de 20 anos.
no
mínimo
externas,
diversificação
duas
fontes
e
desta
fontes
internas
maneira
de
toda
a
da
os
proteção
sistemas
e
dos
da
planta,
controles
é
instrumentação está dividida em normalmente
quatro trens, com quatro sistemas de alimentação
I. FUNÇÕES DO SISTEMA
elétrica independentes. A proteção normalmente
São as seguintes as funções do Sistema de
atua baseado numa lógica de dois de quatro
Alimentação de Energia de uma Usina Nuclear:
sinais, ou seja, é necessário que tenha pelo
menos duas das quatro indicações atingindo o
•
Suprir todas as cargas da Usina com
energia externa, que poderá ser de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 426 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
qualquer uma das duas fontes. Para a
Cada Usina pode suprir ou ser suprida por
Central Nuclear de Angra uma fonte é o
uma ou ambas as linhas de transmissão;
•
próprio Sistema de 500 KV por onde é
As Usinas podem ser isoladas sem
transmitida a energia gerada nas usinas e
prejudicar as interligações entre as linhas
a Segunda fonte é oriunda do Sistema de
de 500 KV.
138 KV que está ligada ao sistema de
transmissão do Grande Rio;
II.2. SISTEMA DE SUPRIMENTO DE ENERGIA DE
•
Suprir os Serviços Auxiliares da Usina;
138 KV
•
Suprir os Sistema de Controle, Supervisão
A Subestação de 138 KV de Itaorna é suprida por
e Proteção da Usina;
meio de três linhas de transmissão em 138 KV,
•
de
todas interligadas à Subestação da usina de
Emergência em condições de perda de
Santa Cruz. A Subestação de 138 KV alimenta
toda a alimentação externa.
através
Suprir
os
Serviços
Auxiliares
de
cabos
subterrâneos
os
Transformadores Auxiliares que poderão alimentar
todo o Sistema de Distribuição Elétrico, tanto de
II. DESCRIÇÃO DO SISTEMA
Os critérios adotados no projeto do sistema de
Angra 1 quanto Angra 2.
suprimento de energia elétrica são baseados nas
potências nominais e nos níveis de tensão
utilizados
pelos
diversos
equipamentos
e
componentes instalados na Usina.
O arranjo, em barramento duplo possibilita a
interligação e permite que seja realizada a
manutenção em um deles sem prejuízo do
suprimento de energia.
II.1. SISTEMA DE SUPRIMENTO DE ENERGIA DE
500 KV
Pelo mesmo motivo, uma linha de 138KV pode ser
A Subestação de 500 KV em Itaorna onde estão
isolada
ligadas as duas máquinas de Angra 1 e Angra 2,
suprimento de energia.
para
manutenção
sem
prejuízo
do
está interligada com as SE’s de Cachoeira
Paulista, Adrianópolis e Grajaú, através de três
Os
cabos
monofásicos
subterrâneos
que
linhas de 500 KV.
alimentam os Transformadores Auxiliares são em
número de quatro, sendo um deles reserva.
O arranjo da SE é em anel e permite que:
•
•
Uma das linhas seja isolada em casos de
II.3. SISTEMA DE GERAÇÃO
faltas ou manutenções, sem afetar o modo
O Gerador Principal de Angra 1 tem a potência
de operação das Usinas;
nominal de 760 MVA (Angra 2, 1458 MVA) e
Qualquer das Usinas quando ligada, pode
tensão nominal de 19 KV.
alimentar suas próprias cargas, mesmo se
todas as linhas e a outra unidade
estiverem isoladas;
A interligação do Gerador Principal com o
Transformador Principal é feita no interior de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 427 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
dutos, por meio de três barramentos isolados aos
objetivando manter as tensões mais estáveis e
quais estão incorporados uma Chave de Abertura
próximas à nominal.
em Carga de formato tubular.
II.5. TRANSFORMADORES AUXILIARES
Desta interligação, após a Chave de Abertura em
Um deles reduz a tensão de suprimento de 138
Carga, sai uma derivação para o Transformador
KV para 4.160 V, nível de tensão compatível com
Auxiliar.
a tensão das Barras do Sistema de Distribuição
Elétrica da usina.
Durante a partida da unidade a Chave de Abertura
em Carga é fechada quando são alcançadas as
O outro Transformador reduz a tensão de
condições de sincronismo.
suprimento de 19 KV para 4.160 V.
A mesma Chave de Abertura em Carga é aberta
Os Transformadores possuem dois enrolamentos
quando da atuação da proteção de potência
secundários, cada um supre duas Barras de
inversa ou outra proteção do Gerador, mantendo
4.160V, uma de Serviço e outra de Segurança.
assim o suprimento do Transformador Auxiliar e
Esta montagem permite que o transformador
todas as cargas das Barras de Serviço.
continue operando com o outro enrolamento em
caso de falta ou falha em uma das barras.
Estando a unidade sincronizada e caso ocorra o
desligamento total do Sistema de 500 KV, por
II.6. SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO ELÉTRICA
perturbações no Sistema Elétrico, o Turbo-
Os critérios adotados no projeto do Sistema de
Gerador
Distribuição Elétrico são baseados nas potências
continuará
suprindo
as
cargas
do
nominais e nos níveis de tensão utilizados pelos
Transformador Auxiliar (consumo próprio).
diversos equipamentos e componentes instalados
na Usina.
II.4. TRANSFORMADOR PRINCIPAL
Eleva a tensão do suprimento de energia quando
a usina está gerando, para nível compatível com a
As
fontes
de
alimentação
do
Sistema
de
tensão do Sistema de 500 KV (19/500 KV).
Distribuição Elétrico, como já foi mencionado são
dois Transformadores Auxiliares, um deles vindo
Quando a usina não está gerando, a função deste
da SE de 138 KV e outro da SE de 500 KV ou do
transformador é abaixar a tensão de suprimento
Turbo-Gerador. Cada um destes transformadores
do Sistema de 500 KV para o nível de tensão
tem dois enrolamentos no secundário.
utilizado no primário do Transformador Auxiliar 19
O Sistema de Distribuição Elétrico é composto por
KV (500/25 KV).
quatro
barras
de
4.160
V,
duas
delas
Este Trans formador é equipado no lado de alta
denominadas Barras de Segurança e as outras
com
duas Barras de Serviço.
um
comutador
automático
em
carga,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 428 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
As duas Barras de Segurança podem ser
As Barras de 4.160V alimentam Transformadores
alimentadas tanto pelo Transformador Auxiliar via
de 4.160/480V que alimentam Barras de 48OV,
138KV quanto pelo Transformador Auxiliar via
onde estão dependurados vários motores e uma
500KV.
grande quantidade de CCM’s de 480V.
Cada
barra
é
alimentada
por
um
enrolamento do secundário dos Transformadores
Auxiliares.
As Barras de 480V ligadas as Barras de
Segurança são também de Segurança, da mesma
O arranjo para as Barras de Serviço é exatamente
maneira que os CCM’s a elas conectadas
o mesmo. Assim, todas as quatro barras de 4,16
alimentam cargas de segurança.
KV podem ser alimentadas tanto via 138 KV
quanto via 500 KV ou Turbo-Gerador.
Carregadores de Baterias alimentados em 480V
alimentam barras de 120 VCC . Em cada uma das
Nas Barras de Segurança estão acoplados todos
Barras de 120 VCC há um Banco de Baterias que
os equipamentos pertencentes aos sistemas de
fica normalmente flutuando na barra. Nestas
segurança
que
Barras de 120VCC estão conectados a iluminação
garantem uma parada segura da planta e sua
de emergência, bombas pequenas como a de óleo
manutenção nesta condição.
da turbina e outras cargas de emergência. Desta
da
usina,
sistemas
estes,
maneira podemos concluir que as barras de DC
Nas Barras de Serviço estão todas as cargas
tem praticamente quatro fontes de alimentação,
necessárias para a operação normal da planta,
ou sejam, duas fontes externas, os Geradores
como as Bombas de Refrigeração do Reator,
Diesel e por último as Baterias.
Bombas de Condensado, Bombas de Água de
Alimentação, entre outros.
O Banco de Baterias garante por oito horas a
alimentação de todas a cargas da barra numa
Com base neste arranjo, as Barras de Segurança
situação de perda total de todas as outras fontes.
ficam normalmente alimentadas via 138 KV e as
Conectados a cada Barra de DC tem-se dois
de
normalmente
Inversores Estáticos, cada um deles alimenta uma
alimentadas via 500 KV, ou seja, se ocorrer um
Barra de 125 VAC de Emergência. O Sistema de
desarme da unidade com perda inclusive da SE
Proteção da Usina tem quatro canais de proteção,
de 500 KV não haverá problema, pois as cargas
sendo que cada um deles é alimentado por uma
nas Barras de Serviço já não mais serão
Barra de 125 VAC de Emergência. Estas fontes
necessárias com a unidade desarmada.
são reguladas com um alto grau de confiabilidade.
As duas Barras de Segurança podem ainda serem
II.7.
alimentadas por dois Geradores Diesel de 3,5 MW
EMERGÊNCIA
cada um, cuja partida, se dá sem nenhum auxílio
Os
externo.
equipamentos que fazem parte dos sistemas de
Barras
de
Serviço
ficam
SISTEMA
Geradores
DOS
GERADORES
Diesel
de
DIESEL
Emergência
DE
são
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 429 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
segurança da planta. Eles são projetados para
perda de tensão e a unidade continua operando
partirem e adquirirem velocidade nominal em 10
normalmente.
segundos.
A perda do Transformador Auxiliar via Gerador e
Sequenciadores de Carga, um para cada Gerador
SE
500
KV,
irá
provocar
a
transferência
Diesel colocam automaticamente as cargas em
automática da alimentação das Barras de Serviço
operação em intervalos que garantam uma não
para o Transformador Auxiliar via 138 KV, sem
sobrecarga nos Geradores Diesel.
perda de tensão na barra. Esta condição significa
que a unidade já saiu do sistema e ocorreu
Existem
duas
seqüências
distintas
de
inclusive a perda dos Transformadores Principais.
carregamento dos Geradores Diesel, uma para
atender uma situação de Blackout na planta e
Nas duas situações analisadas acima, caso não
outra para atender uma situação de Injeção de
ocorra a transferência automática rápida, deverá
Segurança.
ocorrer a transferência lenta. Nesta situação
haverá a subtensão nas barras antes de sua
III. OPERAÇÃO
reenergização. Para as Barras de Serviço os
O Sistema de Distribuição Elétrico está em
Operadores deverão manualmente colocar as
condições normais alinhado sempre com as
cargas necessárias, enquanto que nas Barras de
Barras de Segurança para o Transformador
Segurança os Sequenciadores de Cargas irão
Auxiliar via SE 138 KV e com a alimentação das
colocar as cargas automaticamente.
Barras de Serviço para o Transformador Auxiliar
via SE 500KV.
Analisando as Barras de Segurança, no momento
que houve a subtensão os Geradores Diesel de
O sincronismo é feito através da Chave de
emergência partem e caso a transferência lenta
Abertura em Carga, quando então o Gerador
não tenha sucesso, tão logo os Geradores atinjam
Principal passará a alimentar suas Barras de
sua tensão e velocidade nominal, ele é fechado na
Serviço.
barra e o sequenciar irá sequenciar as cargas
automaticamente.
No desligamento da usina ocorrerá a manobra
inversa, ou seja, a retirada do Gerador Elétrico do
Durante as operação dos sequenciadores de
sistema será através da abertura da Chave de
carga,
Abertura em Carga.
automaticamente de partir qualquer equipamento.
os
Operadores
são
impossibilitados
Os Geradores Diesel também partem quando tem
A perda do Transformador Auxiliar via SE 138 KV
um sinal de Injeção de Segurança na planta,
irá provocar a transferência automática da
mesmo que eles não sejam necessários, é uma
alimentação das Barras de Segurança para o
medida de segurança.
Transformador Auxiliar via Gerador Principal, sem
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 430 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
IV. MANUTENÇÃO PREDITIVA
1 já foram instalados dois novos Geradores
das
Diesel. Da mesma maneira todos os Inversores e
Especificações Técnicas do Relatório Final de
Carregadores de Baterias já foram trocados, ou
Análise de Segurança - RFAS, possui um
seja, a experiência mostrou que a vida útil destes
Programa de Testes Periódicos em Serviço. Este
equipamentos não ultrapassaram 20 anos. A
programa prevê testes periódicos em todos os
experiência mostra que os disjuntores em geral
sistemas e equipamentos relacionados com a
tem uma vida útil de 25 anos. Desta maneira a
segurança da planta.
vida útil do Sistema de Alimentação de Energia
Toda
planta
nuclear
por
exigência
pode ser considerada de 20 anos.
Os
Geradores
Diesel
de
Emergência
são
provavelmente os equipamentos que mais são
REFERÊNCIAS
testados na planta.
CFOL - Curso de Formação de Operador
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
Os testes vão desde simular sinais de partida,
– Eletronuclear SA
testes de partida e parada, testes em vazio e
testes
com
partida
em
emergência
e
carregamento pelo Sequenciador de Cargas.
Além do Programa de Inspeção e Testes
Periódicos, há programas específicos por exemplo
para monitoração de trocadores de calor, onde
são feitos testes não destrutíveis para predizer as
condições dos tubos e paredes dos mesmos, da
mesma maneira que há um programa de controle
de vibrações em bombas e análise de óleos de
equipamentos.
V. MANUTENÇÃO CORRETIVA
As maiores manutenções corretivas neste sistema
tem
ocorrido
nos
Geradores
Diesel,
provavelmente em função da grande quantidade
de testes operacionais feitos com os mesmos.
VI. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A experiência nuclear mostra que a vida útil dos
Geradores Diesel de Emergência não é maior do
que 20 anos. No caso da Usina Nuclear de Angra
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 431 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Amostragem Primário
RESUMO
amostragem ou em algum ponto especial, pois
O Sistema de Amostragem Primário é o conjunto
trata-se normalmente de um pacote blindado. Ele
de amostragem dos vários sistemas relacionados
prevê a amostragem de somente um ponto do
ao Sistema Primário. Estas linhas são conduzidas
Sistema de Refrigeração do Reator. O Sistema de
para uma sala blindada no Edifício de Segurança,
Refrigeração do Reator é basicamente composto
Sala de Amostragem do Primário, onde, numa
por válvulas redutoras de pressão e trocadores de
capela, através de engates especiais, é permitido
calor e tem uma vida útil de 30 anos.
fazer a coleta de amostras para serem submetidas
às análises químicas e radioquímicas. A Sala de
I. FUNÇÕES DO SISTEMA
Amostragem do Sistema Primário é monitorada
O Sistema de Amostragem Primário tem como
por um Detetor de Radiação de Área, e qualquer
objetivo canalizar fluidos de amostragem do
vazamento ou aumento dos níveis de radiação na
Sistema Primário e Auxiliares Nucleares para um
sala é alarmado na Sala de Controle. Para reduzir
local centralizado, onde as amostras podem ser
a quantidade de fluido que sai dos sistemas, estas
coletadas
linhas têm os menores diâmetros possíveis. O
controladas para análise em laboratório.
e
transferidas
sob
condições
Fluido, após deixar o Envoltório de Contenção,
tem sua pressão e temperaturas reduzidas para
Estas
que possa ser coletado. Este sistema não perfaz
condições químicas e radioquímicas dos sistemas.
nenhum critério de segurança ou de emergência.
Informações
Como conseqüência após um acidente de perda
concentrações de boro, lítio, fluoretos e cloretos
de refrigerante do reator, todos os pontos de
no refrigerante do reator, nível de radioatividade
amostragem que vêm de dentro do Envoltório de
dos produtos de fissão, condutividade, pH,
Contenção são isolados. O acidente de TMI –
produtos de corrosão ativados, concentração de
Three
nos EUA mostrou a
aditivos químicos e teores de hidrogênio, oxigênio
necessidade de se ter um sistema especial para
e gases de fissão no sistema primário. Todas
amostragem
estas
Mile
Island do
primário
em
situações
de
análises
dão
típicas
informações
informações
incluem,
servem
por
para
sobre
as
exemplo,
ajustar
a
acidentes com danos no núcleo, onde os níveis de
concentração de boro, avaliar a integridade dos
radiação da água do primário ficam tão elevados
elementos combustíveis, regular a adição de
que
de
produtos químicos para controle de corrosão,
Amostragem do Primário convencional. O Sistema
detectar vazamentos nos tubos dos geradores de
de Amostragem para condições pós acidente
vapor
pode
desmineralizadores.
impossibilitam
estar
o
instalado
uso
na
do
Sistema
mesma
sala
de
e
avaliar
o
desempenho
dos
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 432 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O Sistema de Amostragem Pós Acidente permite
acumuladores, são resfriadas nos resfriadores de
coletar uma amostra diluída do Sistema de
amostra. As pressões dos fluidos de amostragem
Refrigeração do Reator.
são reduzidas para 3.5 kg/cm2 pelas válvulas
reguladoras de pressão localizadas após os
II.
DESCRIÇÃO
OPERACIONAL
DO
alívio protegem as linhas de sobre pressão.
SISTEMA
O
trocadores de calor das amostras. Válvulas de
Sistema
de
Amostragem
do
Primário
convencional consiste de resfriadores de amostra
Os fluidos de amostragem, exceto os provenientes
(trocadores de calor), uma pia de amostragem
dos geradores de vapor (linhas de purga), são
com
de
purgados para o Tanque de Controle Químico e
amostragem, uma serpentina de decaimento,
Volumétrico do Sistema de Controle Químico e
tubulação associada, válvulas e instrumentação
Volumétrico até que o volume de purga seja
necessárias ao funcionamento do sistema.
suficiente
cobertura
transparente,
frascos
para
se
coletarem
amostras
representativas. As amostras provenientes das
As amostras são coletadas, no mínimo, dos
linhas de purga dos Geradores de Vapor passam
seguintes locais:
através de um monitor de radiação e são
•
Dentro
do
Envoltório
da
Contenção:
devolvidas para o condensador.
Espaço de vapor do Pressurizador; Espaço
•
líquido do Pressurizador; Sistema de
Os frascos de pressão de amostragem são
Refrigeração do Reator; Acumuladores 1 e
usados para coletar amostras pressurizadas
2; Geradores de vapor 1 e 2.
gasosas, líquidas ou ambas.
Fora do Envoltório da Contenção: Sistema
Volumétrico;
O sistema de amostragem é projetado para
Sistema de Remoção de Calor Residual;
operações manuais em base intermitente, sob
Água de Reposição do Reator; Água
condições que vão desde a operação à plena
desmineralizada.
potência do reator até a condição de desligado a
de
Controle
Químico
e
frio.
Uma
serpentina
de
isolamento,
localizada
internamente na contenção, permite o decaimento
A pressão e a temperatura dos fluidos de
do
amostragem são reduzidas fora do Envoltório de
refrigerante do reator, através do aumento do
Contenção de maneira para facilitar a manutenção
tempo de residência na linha de amostragem.
dos
do
isótopo
16
N,
presente
na
amostra
componentes
mecânicos
e
da
instrumentação.
Amostras
originárias
da
parte
interna
da
contenção passam para o Edifício Auxiliar, onde
Linhas de amostragem originárias de dentro do
se localiza a Sala de Amostragem. Todas as
Envoltório de Contenção possuem válvulas de
amostras,
ambos os lados da contenção com a finalidade de
exceto
as
provenientes
dos
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 433 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
isolamento. Todas estas válvulas fecham
por
projetada de maneira que o tempo de trânsito do
sinal de Is olação da Contenção, que é gerado por
fluido de amostragem seja no mínimo 60
Injeção de Segurança. Possuem, ainda, estas
segundos, o que assegura que a atividade do
linhas, válvulas manuais para isolamento de
isótopo
equipamentos e controle de fluxo.
baixo, consistente com o usado no projeto de
16
N seja reduzida para um nível mais
blindagem da atividade de produtos de fissão do
Todas as linhas de amostragem possuem válvulas
refrigerante do reator.
para amostragem local, que são do tipo agulha e
III.3. PIA DE AMOSTRAGEM
se localizam na pia de amostragem.
A pia de amostragem localiza-se dentro da capela
O Sistema de Amostragem Pós Acidente prevê
de amostragem equipada com um ventilador de
normalmente a amostragem em um único ponto
exaustão e as tomadas de amostras. A área de
do Sistema de Refrigeração do Reator. Em função
trabalho em torno da pia é suficiente para a coleta
dos altos níveis de radiação do refrigerante nesta
e estocagem de amostras e para o equipamento
condição, a amostra é diluída logo após coletada.
de monitoração de radiação. O material da pia de
amostragem e da área de trabalho é aço
III. DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
inoxidável.
III.1. RESFRIADOR DE AMOSTRA
III.4. CAPELA DE AMOSTRAGEM
Estes resfriadores são projetados de maneira a
A capela de amostragem é usada para a coleta
resfriar
uma
das amostras de processo e alojamento dos
temperatura menor que 49 °C. São do tipo tubo e
frascos de amostras. A capela é ventilada através
carcaça e se localizam na sala de amostragem. A
da conexão da exaustão da mesma com o
fonte fria destes trocadores de calor é Sistema de
Sistema de Ventilação da Unidade. A capela
Refrigeração
passa
possui um exaustor, e nenhuma bolsa de ar é
através da carcaça, enquanto que o fluido de
formada, pois existe uma provisão de fluxo de ar
amostra passa através dos tubos.
com a janela fechada. A janela está equipada com
os
fluidos
dos
de
amostra
Componentes,
para
que
um vidro de segurança de 6,35 mm (1/4”) de
O material do lado dos tubos é aço inox
espessura e pode ser levantada de modo a ter
austenítico e do lado da carcaça é de aço
acesso ao interior da capela. A superfície de
carbono.
trabalho da capela é de aço inoxidável.
III.2. SERPENTINA DE DECAIMENTO
Os frascos de pressão para amostras estão
A linha de amostragem da perna quente do
posicionados verticalmente na capela e estão
Sistema de Refrigeração do Reator possui uma
equipados com dispositivos de liberação rápida,
serpentina
podendo
de
decaimento
internamente
ao
envoltório da contenção. Esta serpentina foi
ser
assim
retirados
e
colocados
facilmente.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 434 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III.5. FRASCOS DE PRESSÃO DE AMOSTRA
V. MANUTENÇÃO PREDITIVA
Os frascos de pressão de amostra localizados na
Como todo o sistema está relacionado ao Sistema
capela são projetados e fabricados de acordo com
de Refrigeração do Reator, o Sistema de
o ASME BεPV CODE. Estes frascos são do tipo
Amostragem do Primário também está incluído no
terminal duplo com válvulas em cada extremidade.
Programa de Testes Periódicos em Serviço.
A capacidade de cada frasco de pressão é de 75
ml.
VI. MANUTENÇÃO CORRETIVA
As manutenções corretivas mais comuns são
Os dispositivos de liberação rápida são projetados
troca de gaxetas em válvulas.
de modo a reduzir a pressão da linha antes de se
desconectar o frasco de pressão.
Devido ao sistema primário possuir boro, mesmo
os mínimos vazamentos são logo detectados em
III.6. VÁLVULAS
função da cristalização do boro nas superfícies.
As válvulas de bloqueio e isolamento podem ser
Para vazamentos maiores, além das mudanças
remotamente operadas do painel da sala de
nas condições operacionais dos sistemas, eles
amostragem ou do painel principal da sala de
controle. Estas válvulas são usadas para isolar as
tomadas de amostras e para direcionar o fluxo de
são facilmente detectados ou pelos sistemas de
detecção de vazamentos, ou pelos sistemas de
monitoração de áreas.
amostra. Elas possuem um engaxetamento duplo
para eliminar virtualmente qualquer vazamento de
fluidos radioativos. As válvulas para modular o
fluxo de fluidos de amostra são do tipo agulha.
VII. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil do Sistema de Amostragem do Primário
é da ordem de 30 anos.
Todas as válvulas do sistema são de aço
inoxidável.
REFERÊNCIAS
CFOL - Curso de Formação de Operador
IV. INSTRUMENTAÇÃO
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
Na Sala, há indicações de temperatura da fonte
– Eletronuclear SA
fria dos trocadores de calor e do fluído que será
coletado, bem como da sua pressão.
Um Monitor de Radiação monitora continuamente
as linhas de amostragem dos Geradores de
Vapor,
cuja
finalidade
é
detectar
possível
vazamento do primário para o secundário.
Havendo indicação de alto nível de radioatividade,
um sinal é enviado para isolar as linhas de purga
e amostragem dos Geradores de Vapor.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 435 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Ar Comprimido
RESUMO
compressores são máquinas térmicas geradoras
Os sistemas de ar comprimido podem ser
que, tem como finalidade elevar a energia dos
subdivididos
em
arrefecimento,
Distribuição
Geração,
e
Circuito
de
fluidos elásticos mantendo uma pressão diferente
Utilização.
As
da pressão atmosférica.
atividades de manutenção dividem-se assim em
dois grupos: ações sobre o sistema de geração e
0s compressores podem ser classificados em
arrefecimento de ar e ações sobre os sistema de
alternativos, que produzem uma elevada diferença
distribuição e utilização do ar comprimido. Nestes
de pressão com fornecimento de baixas vazões, e
sistemas, o mais importante componente é o
os rotativos, que são utilizados onde se necessita
compressor de ar. 0s compressores são máquinas
de grandes vazões e baixas (ou médias)
térmicas geradoras que, tem como finalidade
diferenças de pressão.
elevar a energia dos fluidos elásticos, no caso o
ar, mantendo uma pressão diferente da pressão
Os compressores alternativos podem ainda ser
atmosférica.
divididos em de membrana ou de êmbolo.
0s
compressores
podem
ser
classificados em alternativos, que produzem uma
elevada diferença de pressão com fornecimento
0s compressores de êmbolo são construídos
de baixas vazões, e os rotativos, que são
basicamente de um ou mais cilindros, em cujo
utilizados onde se necessita de grandes vazões e
interior se desloca em movimento retilíneo
baixas (ou médias) diferenças de pressão. Os
alternativo um pistão. A entrada e saída do fluido
compressores
ser
no cilindro é comandada por meio de válvulas,
divididos em de membrana ou de êmbolo. 0s
localizadas geralmente na tampa, no cilindro, ou
compressores rotativos, por sua vez, podem ser
por vezes no próprio pistão. Um sistema de
de: engrenagens, palhetas, pêndulo, anel de
transmissão
liquido, pistão rotativo, centrífugos e axiais.
diretamente ou por meio de haste e cruzeta com o
Considerando-se o conjunto de componentes dos
pistão, permite a transformação do movimento
sistemas de ar comprimido, sugere-se uma vida
rotativo do motor de acionamento em movimento
útil econômica de 20 anos.
alternativo do compressor.
I. INTRODUÇÃO
0 compressor de membrana normalmente tem um
O Sistemas de ar comprimido são formados por
acionamento rotativo e, em pequenas unidades é
diferentes componentes. Entre eles, o mais
adotado o acionamento alternativo. É constituído
importante
de uma membrana que pode ser movimentada
é
alternativos
o
podem
compressor
de
ainda
ar.
0s
tipo
biela-manivela,
articulado
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 436 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
diretamente ou indiretamente por meio de fluido
0 rotor ao girar, joga, devido a força centrifuga, as
“óleo”, comprimido por um pistão secundário.
palhetas contra as paredes da carcaça. Esse tipo
de compressor tem uma construção simples, sem
0s compressores rotativos, por sua vez podem ser
válvulas (apenas uma de retenção na descarga) e
de:
possui muitas vantagens:
•
Engrenagens de fluxo tangencial;
•
•
Engrenagens helicoidais ou de fluxo axial;
•
Palhetas;
•
Permite uma partida sem carga;
•
Pêndulo;
•
Admite maiores rotações e menores de
•
Anel de liquido;
•
Pistão rotativo;
•
Centrifugas ou radiais;
•
Axiais.
Fornece um fluxo praticamente contínuo
de fluido comprimido;
vibrações;
•
Apresenta menor peso e volume em
relação aos alternativos.
Outro tipo de compressor é o de Escher Wiyss, ou
0s compressores de engrenagens de fluxo
de Pêndulo. Nele o rotor ou pêndulo forma com a
tangencial são constituídos por duas rodas
palheta,
dentadas que giram no interior de uma carcaça
compartimentos estanques, um ligado à aspiração
estanque. 0 movimento das engrenagens aspira o
e outra à descarga. A proporção que um
fluido no lado em que os dentes se afastam e
compartimento aspira, o outro, comprime. Na
descarrega no lado em que os dentes se
descarga uma válvula de retenção evita que o
aproximam . 0 compressor Proots é um tipo
fluido
especial de compressor de engrenagens. Ele é
compressão.
que
volte
é
solidária
durante
a
à
fase
carcaça,
de
inicio
dois
da
constituído de duas engrenagens de apenas dois
dentes, onde uma transmite o movimento e a
0s compressores de anel líquido são constituídos
outra desloca o fluido.
de um tambor excêntrico, com palhetas fixas
girando dentro de um cilindro horizontal. São
0s compressores de engrenagens helicoidais são
empregados principalmente como bombas de
dotados de dois jogos de engrenagens, um
vácuo até um limite da ordem de 90%.
comum que serve para transmissão do movimento
e o outro helicoidal constituído por um rotor-
0s
macho e um rotor-fêmea que serve para a
constituídos de um pistão, cuja seção tem a forma
compressão
de um fuso, que separa o volume interno de uma
do
fluido,
o
qual
sofre
um
compressores
de
pistão
rotativos
são
carcaça de seção helicoidais em duas câmaras. A
deslocamento axial.
rotação excêntrica do pistão provoca a variação
0s compressores de palhetas têm uma carcaça
dos volumes de cada uma das câmaras e permite
cilíndrica,
efetuar as fases de, aspiração, compressão,
dentro
da
qual
gira
um
tambor
excêntrico, ranhurado, provido de palhetas radiais.
descarga, sucessivamente.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 437 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
0s compressores centrífugos e axiais, chamados
pressão e vazão, além das exigências especificas
de ventiladores centrífugos e helicoidais quando
de qualidade do ar.
de baixa pressão e de turbo compressores,
quando de vários estágios e altas pressões, são
É importante ter-se em conta que a pressão é
classificados como máquinas de fluxo nas quais
apenas um dos elementos na seleção do
se
compressor. É também necessário verificar qual o
obtém
a
compressão
pela
aceleração
centrifuga ou axial do fluido.
volume de ar necessário para o trabalho e o
regime de operação requisitado do sistema.
II. CARACTERÍSTICAS
Os sistemas de ar comprimido podem ser
III. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
subdivididos
Alguns cuidados devem ser observados quando
em
Geração,
Circuito
de
arrefecimento, Distribuição e Utilização.
da operação de um compressor de ar. O local
deve ser limpo para que o ar tenha o mínimo de
Geração:
Compreende
compressoras,
as
reservatórios
unidades
centrais
contaminação e o filtro trabalhe com eficiência. O
e
mesmo deve ser colocado o mais próximo
desumidificadores localizados dentro ou nas
possível do ponto de operação. O local deve ser
proximidades das casas de máquinas, além de
seco a fim de que a umidade a ser condensada
unidades ventiladoras no caso de arrefecimento a
seja a mínima possível e bem ventilado para que
ar.
o compressor e o ar aquecido durante a
compressão possam ser normalmente resfriados.
Circuito
de
tubulações
Arrefecimento:
de
arrefecimento
transporte
dos
Compreende
de
água
compressores,
O compressor deve ser instalado nivelado, fixado
de
ao piso e em local de fácil acesso para a
válvulas,
necessária manutenção. O ideal é a instalação
termostatos de controle e torres de resfriamento.
fora do local de trabalho Deve-se fazer a
drenagem do compressor ao final do expediente
Distribuição:
transporte
Compreende
de
ar
as
tubulações
comprimido,
de
reservatórios
de trabalho e periodicamente verificar o nível de
óleo e condições gerais do compressor.
alocados próximos a equipamentos de produção
ou processos, separadores de condensado,
De
maneira
mais
detalhada,
os
itens
purgadores, lubrificadores de linha e válvulas de
especificados a seguir devem ser observados nos
controle.
planos de manutenção preventiva, no sentido de
otimizar o funcionamento dos sistemas.
Utilização:
Compreende
industriais
como
os
ferramentas
equipamentos
pneumáticas,
máquinas operatrizes, prensas, etc., que utilizam
o ar comprimido, definindo os níveis terminais de
III.1. GERAÇÃO E CIRCUITO DE ARREFECIMENTO
•
Verificar periodicamente, as condições
físicas dos compressores. Compressores
com
vazamentos
internos,
desgaste
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 438 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
excessivo em anéis de segmento, válvulas,
etc. consomem mais energia e produzem
•
•
•
•
capacidade nominal;
tubulações, trajetos complexos, curvas,
Manter
as
correias
de
ajustadas,
etc.;
acionamento
trocando-as
•
Eliminar
vazamentos
na
rede
de
quando desgastadas;
distribuição de ar. Para redes muito
Fazer as tomadas de ar de admissão,
extensas esta avaliação deve ser efetuada
sempre que possível, fora da casa de
por selar ou grupos de selares afetos a
máquinas;
mesma unidade de geração. O valor
Fazer limpeza periódica ou trocar os filtros
máximo admissível para vazamentos é de
de ar;
5% para indústrias de médio porte que não
Fazer a limpeza de filtros separadores de
possuem ferramentas como: marteletes,
óleo
esmilhadeiras, etc. Para indústrias de
no
caso
de
compressores
de
parafuso;
calderarias pesada, construção civil. etc, é
Manter intervalo de regulagem de pressão
admissível um valor máximo de 10%;
•
Utilizar válvulas de bloqueio acionadas por
de ar demandada e a pressão terminal
solenóides junto aos equipamentos que
mínima
operem intermitentemente. O objetivo é
necessária
ao
equipamento
utilizado mais distante;
evitar que durante as paralisações ocorram
Realizar, periodicamente, drenagem do
fugas do ar pelo equipamento;
•
reservatório central;
•
Efetuar a distribuição do ar comprimido,
evitando sempre que possível muitas
dos compressores compatível com a vazão
•
•
menores quantidades de ar que a sua
adequadamente
•
III.2. DISTRIBUIÇÃO E UTILIZAÇÃO
lnspecionar
elementos
tubulações,
de
ligação
Efetuar a drenagem de condensado nos
válvulas
e
pontos de menor cota para redes sem óleo
quanto
a
e aplicar o sistema de purga, para redes
com óleo respectivamente.
vazamentos de água de arrefecimento das
unidades compressoras, condensadores
dos
•
sistemas
de
desumidificação
e
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
resfriadores intermediário e posterior;
Os itens especificados a seguir devem analisados
Fazer
apropriado
e, se for verificado sua ocorrência, implementados
periodicamente da água de resfriamento
para obter uma melhor operação destes sistemas.
tratamento
das unidades compressoras;
•
Utilizar sempre que possível circuitos de
•
arrefecimento regenerativos;
•
Manter
limpas
as
superfícies
trocadores de calor (intercoolers).
IV.1. GERAÇÃO E CIRCUITO DE ARREFECIMENTO
dos
Deve-se evitar trajetos, entre a geração e o
reservatório
de
distribuição,
com
tubulações de diâmetro variado, curvas
desnecessárias, etc. De preferência, este
trajeto
deve
envolver
uma
tubulação
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 439 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
mestra dimensionada para uma perda de
possível longos trajetos para os ramais
carga máxima de 0,08 kg/cm2 para cada
secundários;
100
•
•
m
de
tubulação
(comprimento
•
Utilizar os diversos tipos de válvulas de
equivalente);
acordo com a sua aplicação específica.
No caso de se comprovar a existência de
Evitar, por exemplo, o uso de registro de
vazamentos, deve-se eliminar todos eles
bloqueio para regulagem de fluxo e vice-
no trajeto geração - reservatório central;
versa;
Evitar, sempre que possível, estação
redutora
de
pressão
centralizada.
A
redução de pressão deve ser efetuada
•
Efetuar inclinação de 5 a 10 mm por metro
linear de rede para facilitar o sistema de
purga de condensado.
próximo ao equipamento utilizado.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
III.2. DISTRIBUIÇÃO E UTILIZAÇÃO
•
•
Os equipamentos e processos utilizados no
Verificar a perda de pressão, entre o
processo de manutenção dos sistemas de ar
reservatório central e o ponto de utilização
comprimido permitem uma operação segura e
mais distante. A perda de pressão máxima
pouco sujeita a falhas. Considerando a evolução
admissível é de 0,3 kg/cm2. Acima deste
destes equipamentos e observando-se sua correta
valor, a rede de distribuição deve sofrer
operação, sugere-se uma vida útil econômica de
alterações para a simplificação de trajetos;
20 anos para estes sistemas.
Retirar da rede de distribuição todos os
ramais
secundários
desativados
ou
REFERÊNCIAS
inoperantes, no sentido de evitar acúmulos
[1] PROCEL - Manual de Conservação de Energia
de condensado, perda de carga excessiva,
Elétrica na Indústria
vazamentos, etc.;
•
Utilizar válvulas de controle de fluxo
[2] Costa, E Cruz da, "Compressores", Editora
(global, agulha) junto aos equipamentos
Edgard Blúcher Ltda.", 1978
utilizadores, no sentido de manter o fluxo
de ar compatível com as necessidades
operacionais de cada um;
•
Efetuar tomadas de ar para ramais
secundários sempre por cima da tubulação
principal
para
evitar
arraste
de
condensado;
•
Efetuar as tomadas de ar dos ramais
secundários
equipamentos,
sempre
evitando
próximas
dos
sempre
que
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 440 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Ar e Gases de Combustão
RESUMO
paralisação completa da queima. Assim, o sistema
O processo de combustão que ocorre em
de ar e gases de combustão é fundamental para o
caldeiras a vapor envolve, dentre os requisitos de
funcionamento de uma caldeira. Os principais
natureza física e química, a participação do
equipamentos que compõem o sistema de ar e
combustível e do comburente sob determinadas
gases de combustão são chaminé, ventilador e
proporções, a fim de assegurar resultados
dispositivos para controle de tiragem. No sistema
adequados. O ar comburente deve ser introduzido
de ar e gases de combustão são realizadas
na fornalha da caldeira a vapor de forma contínua
manutenções preventivas e corretivas. que se
e controlada, de maneira a manter uma perfeita
aplicadas adequadamente podem levar a uma
queima. Esta tarefa é realizada pelo sistema de ar
vida útil de 22 anos.
e gases de combustão, através do processo
denominado tiragem, que além de introduzir ar na
I. INTRODUÇÃO
fornalha, proporciona simultânea extração dos
Os principais equipamentos que compõem o
gases formados durante a combustão os quais
sistema de ar e gases de combustão são
circulam através da caldeira a vapor, até o ponto
chaminé, ventilador e dispositivos para controle de
onde são despejados para a atmosfera. A fim de
tiragem, que serão descritos posteriormente.
possibilitar o escoamento dos fluidos envolvidos
no
processo,
a
tiragem
deve
vencer
as
A correta proporção de combustível e comburente
resistências oferecidas pelo circuito, que ocorrem:
necessárias ao bom rendimento e funcionamento
na passagem do ar atmosférico do meio ambiente
de uma caldeira a vapor, depende da correta
ao interior da fornalha; na mistura do ar com o
utilização do sistema de ar e gases de combustão
combustível, de maneira a proporcionar íntimo
para que se tenha uma tiragem adequada, e
contato entre as partes envolvidas no processo;
depende também das condições físicas desse
no escoamento dos gases de combustão através
sistema.
do interior da caldeira a partir da fornalha,
passando
pela
combustão,
Na medida em que o sistema em questão é de
convecção,
fundamental importância, torna-se necessário,
economizador e pré aquecedor de ar, além de
além de um bom projeto, também um bom plano
canais de circulação metálicos ou de alvenaria.
de manutenção. Assim, pode-se manter o sistema
Qualquer interrupção na tiragem introduz reflexos
de ar e gases de combustão em bom estado,
imediatos no comportamento da caldeira a vapor,
garantindo que a instalação trabalhe no seu
representados por combustão ineficiente e até
máximo rendimento.
superaquecedor,
câmara
feixe
de
de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 441 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
de realizar a tiragem e de conduzir os gases de
II. CARACTERÍSTICAS
combustão até a atmosfera.
Dependendo da perda de carga existente ao longo
As chaminés podem ser construídas com três
do circuito da caldeira, existem duas soluções
materiais, associados ou não, em função de suas
para que o sistema de ar e gases de combustão
dimensões, alturas, exigências de durabilidade e
realize o processo de tiragem. A primeira solução
em função da preservação do meio ambiente.
consiste na instalação de uma chaminé logo após
Dentre
a caldeira, a qual propicia o escoamento dos
encontram-se
gases de combustão e permite o ingresso do ar no
apresentam
interior da câmara de combustão graças a
construções. Entretanto, as chaminés de alvenaria
diferença de temperatura existente entre sua base
e de concreto revestido ainda ocupam posição de
e seu topo. A segunda solução, que é a tiragem
preferência nas grandes instalações, como por
mecânica, decorre das limitações da primeira,
exemplo, nas centrais elétricas, cuja otimização
pois, dependendo do volume dos gases de
do ciclo impõe baixas temperaturas de saída dos
combustão, da velocidade dos gases, da perda de
gases de combustão que comprometem eventuais
carga a ser vencida, da temperatura dos gases na
partes metálicas por efeito de corrosão ácida.
as
construções
as
um
mais
chaminés
custo
difundidas
metálicas
inferior
às
que
demais
base e no topo da chaminé, da altitude local e da
respectiva pressão barométrica, os custos de
Pode-se agrupar as chaminés, quanto ao tipo
instalação podem se tornar elevados devido a
construtivo, da seguinte forma:
elevada altura necessária para a chaminé.
•
Chaminés Metálicas – São inteiramente
cilíndricas, com diâmetros iguais desde a
No sistema de ar e gases de combustão com
base até o topo. Para resistirem a ação do
tiragem mecânica a perda de carga do sistema é
vento atenuando as vibrações e oscilações
vencida com o auxílio de máquinas sopradoras e
resultantes, são utilizados tirantes (que são
exaustoras, a chaminé continua a fazer parte da
cabos de sustentação) na sua fixação.
instalação, porém, com a função de conduzir os
•
Chaminés Metálicas Auto-Estáveis – São
gases de combustão para a atmosfera. A altura da
também
conhecidas
chaminé fica então definida pela altura dos
suportáveis e são compostas na base de
estabelecimentos vizinhos à área da caldeira, a
uma
fim de impedir o retorno dos gases para qualquer
seguida de outra cilíndrica, que completa a
dependência interna nas vizinhanças.
altura desejada. Este tipo de chaminé
parte
tronco
como
cônica
auto-
reforçada,
dispensa o uso de tirantes, absorvendo na
II.1. SISTEMA DE AR E GASES DE COMBUSTÃO
base toda a ação do vento, graças a
COM TIRAGEM NATURAL
adequada fundação de concreto com
No sistema de ar e gases de combustão com
chumbadores
tiragem natural, as chaminés assumem a função
absorverem todas as cargas existentes.
dimensionados
para
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 442 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Uma técnica empregada para atenuar os efeitos
devido às características inerentes à instalação,
da vibração e oscilação produzida pelo vento é a
emprega-se o sistema de ar e gases de
colocação de aletas espirais externas.
combustão com tiragem mecânica. A resistência
•
Chaminés Construídas Inteiramente de
imposta à circulação dos gases pode ser vencida
Tijolos de Alvenaria – São construídas com
mecanicamente por vários meios, entre eles:
tijolos de alvenaria do tipo comum, com
•
•
Forçando os fluidos a atravessarem todo o
formato que facilita a a execução circular
circuito do gerador mediante insuflamento
da estrutura, desde a base até o topo. Na
do ar sobre o combustível, graças a
colocação
pressão
dos
tijolos
é
feita
uma
fornecida
pela
máquina
amarração dentro de espaços definidos
sopradora. Nestas condições de operação,
por
reforço.
ao longo do percurso, a pressão dos
Geralmente o diâmetro interno da base é
fluidos se mantém acima da pressão
ligeiramente superior ao do topo, dando ao
atmosférica, exigindo vedação perfeita em
conjunto
todas as juntas que unem as passagens a
uma
cinta
uma
metálica
de
configuração
levemente
cônica.
fim de evitar fuga dos gases. Diz-se que a
Chaminés de Concreto Armado – São
caldeira opera com pressão positiva, ou
construídas de concreto armado com
pressurizada, com tiragem forçada. Trata-
revestimento interno de alvenaria refratária
se de uma técnica bastante empregada em
antiácida,
nas
unidades compactas que operam com
centrais térmicas, que atingem alturas da
combustíveis líquidos ou gasosos. Os
ordem
envoltórios
de
particularmente
200
metros
usadas
com
gases
são
dimensionados
para
circulando a velocidades elevadas de até
resistirem a pressão interna dos fluidos e
30 m/s.
de maneira a impedir qualquer vazamento
para a sala de operação da caldeira, visto
A altura das chaminés que desprendem grandes
que, além de perder calor, prejudica o
volumes de gases cumpre a função adicional de
trabalho do operador.
dispersar toda a massa gasosa para distâncias
bem afastadas da sua emissão.
•
Aspirando os produtos da combustão e o
próprio ar necessário à queima desde o
registro de controle do comburente até a
A força exercida pelo vento, sobre construções
descarga para a chaminé. A máquina que
elevadas, constitui um dado importante no cálculo
promove a aspiração cria, portanto uma
da resistência e estabilidade das chaminés.
pressão interna inferior a atmosférica, a
ponto de provocar até aspiração do ar
II.2. SISTEMA DE AR E GASES DE COMBUSTÃO
ambiente de qualquer ponto do envoltório
COM TIRAGEM MECÂNICA
da caldeira não suficiente vedado. Estas
Quando o custo do sistema de ar e gases de
aberturas respondem pelo ingresso de ar
combustão com tiragem natural torna-se elevado
falso, indesejável ao processo, devido a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 443 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
queda de eficiência que proporciona.
denominado voluta, de onde sai tangencialmente.
Neste caso, a tiragem é induzida e diz-se
No ventilador axial o fluido segue um trajeto
que a caldeira está operando com pressão
paralelo ao eixo de giro do rotor.
negativa.
•
Associando-se
os
dois
processos
anteriores, fazendo com que a máquina
Os ventiladores centrífugos se subdividem ainda
em duas categorias:
•
sopradora responda pela perda de carga
do trajeto do ar e que o exaustor responda
Segundo o formato da pá, podem ser de
pá reta ou de pá curva.
•
pela perda de carga do trajeto dos
Conforme a direção do ângulo da pá do
produtos de combustão, se estabelece a
rotor podem ser de pás curvadas para trás,
tiragem mista, também conhecida como
de pás curvadas para frente ou de rotores
tiragem balanceada. É a definição técnica
radiais.
mais
difundida
combustíveis
para
sólidos
caldeiras
pelas
de
vantagens
II.4. CONTROLE DA TIRAGEM
turbilhonamento
A formação prática dos operadores de caldeiras,
provocado pela injeção do ar forçado sobre
faz com que eles assumam condutas inclinadas a
a camada de combustível, seja pela
presenvação da segurança e da continuidade
própria exaustão dos gases formados.
operacional
oferecidas,
seja
no
completamente
do
o
equipamento,
controle
da
ignorando
tiragem,
por
II.3. VENTILADORES
desconhecimento da importante função que ela
Os ventiladores são equipamentos mecânicos
tem. A ausência do controle de tiragem tem
rotativos que tem por função, promover a
reflexos expressivos nos resultados da eficiência
movimentação de fluidos compressíveis através
da caldeira. podendo provocar tiragem insuficiente
de dutos, imprimindo-lhes velocidade e pressão
ou excessiva.
compatível com as resistências impostas ao
escoamento.
A tiragem insuficiente é mais facilmente percebida
pelo operador da caldeira, pois nesse caso a
Sejam
eles,
ventiladores
sopradores
ou
fornalha abafa. A pressão interna da câmara de
exaustores, eles devem vencer a perda de carga
combustão torna-se positiva e termina por
imposta pelo circuito e promoverem o escoamento
provocar a formação de misturas dos reagentes
do volume adequado do fluido.
favoráveis a detonações que se projetam pela
própria entrada de alimentação do combustível. É
Sob o ponto de vista construtivo, os ventiladores
comum ocorrer o retrocesso de chama com sérios
são de dois tipos básicos: axiais e centrífugos. No
riscos para o operador e para o equipamento.
ventilador centrífugo, o fluido é succionado
axialmente, porém, prossegue impulsionado por
A
pás radiais rotativas contra o envoltório externo,
semelhantes riscos, é sempre conduzir a caldeira
tendência
do
operador,
advertido
por
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 444 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
com excesso de tiragem, sem a mínima condição
descarga dos ventiladores, e os registros radiais,
de avaliar as conseqüências citadas a seguir:
instalados na sucção dos ventiladores.
•
•
•
Aumento das perdas na chaminé, devido
ao ingresso excessivo de ar de combustão.
II.5. RUÍDO
O ar encontra facilidades de penetrar no
Existe muita negligência na observação dos
interior da caldeira até por eventuais
ruídos emanados pelos ventiladores industriais. O
frestas de rachaduras da alvenaria ou de
ruído constitui um dos importantes fatores de
vedação imperfeita;
insalubridade
Diminuição da temperatura de combustão
integridade do sistema auditivo a ponto de
com conseqüente redução do processo de
inabilitar o trabalhador no exercício de suas
transferência de calor por irradiação e da
funções. Há outros inconvenientes importantes a
eficiência de queima;
serem considerados:
Aumento no consumo de energia elétrica
no
motor
do
exaustor.
A
•
na
Interferência da comunicação verbal que,
de conduta;
sobrecarrega pelo maior volume de gases
•
Diminuição da faculdade perceptiva do
operador;
consumir mais;
•
particularmente
se mal compreendida, pode levar a erros
máquina
com temperaturas inferiores e passa a
agindo
Alterações do processo de combustão,
•
Sintomas de cansaço precoce;
com modificações na conformação da
•
Irritabilidade do indivíduo.
chama, que passa a penetrar nos trechos
do feixe de convecção, impedindo a
Somando-se esses efeitos, gera-se uma queda de
completa queima do combustível. A própria
eficiência geral no meio ambiente desprovido das
chama passa a sofrer um processo de
medidas de atenuação da poluição sonora.
descontinuidade, podendo até atingir o
fenômeno de destaque, que causa o seu
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
afastamento da região favorável a perfeita
Nos sistemas de ar e gases de combustão são
combustão, ou mesmo a sua extinção. Se
aplicadas manutenções preventivas e corretivas.
tal
origina-se
A seguir são feitas algumas considerações a
intensa formação de gaseificação propícia
respeito da manutenção preventiva em alguns dos
a explosões de grande intensidade.
equipamentos que compõem o sistema.
ocorrência
se
verificar,
O controle da tiragem é obtido com dispositivos
III.1. VENTILADOR
inseridos no circuito dos gases, denominados
Alguns itens a serem verificados na manutenção
registros.
preventiva de ventiladores são:
Existem
dois
tipos
clássicos
de
registros, Os registros de veneziana, compostos
por uma, duas ou mais palhetas e instalados na
•
Ruídos e vibrações anormais – Toda
máquina que tem componentes móveis
produz ruídos e vibrações de diferentes
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 445 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
intensidades.
vibrações
Os
que
diferentes
se
ruídos
apresentam
e
em
necessidade
de
substituição, deve-se substituir todas por
correias
anormais. Raramente existem valores ou
preferencialmente
instrumentos para medi-los e compara-los
tensão nas correias deve ser apenas
com alguma especificação, de modo que o
suficiente para evitar escorregamento. O
bom senso e a experiência são fatores
escorregamento pode ser atenuado com
determinantes neste caso. Diz-se que um
aplicação de material resinoso como breu
ruído é normal quando é constante e
por exemplo.
•
do
mesmo
do
fabricante
mesmo
lote.
e
A
Reaperto dos parafusos de fixação –
de conservação que não apresentam
Verificar o estado das roscas, porcas e
defeitos. Entende-se por ruídos anormais
cabeças dos parafusos. Verificar corrosão
aqueles que chamam a atenção dos
nos parafusos e substituí-los se estiverem
operadores
que
avariados. Em alguns casos é interessante
normalmente tem como causa, defeitos em
lubrificar os fios de roscas com graxa a fim
rolamentos, mancais, pontos de atrito,
de evitar oxidação e emperramentos dos
peças soltas e outros. A localização de
parafusos. Deve ser evitado o uso de
ruídos anormais deve ser feita com o uso
polias demasiadamente pequenas para
de estetoscópio, analisadores eletrônicos
que o eixo do motor não seja flexionado.
de vibração e ruídos e, em certos casos,
As polias devem ser alinhadas com uma
até mesmo com uma chave de fenda
escala de aço inox e após algumas horas
colocada com a ponta no equipamento e o
de funcionamento, as correias devem ser
cabo junto ao ouvido do técnico.
novamente tensionadas de acordo com as
Lubrificação
do
dos
equipamento
rolamentos
e
–
A
recomendações
lubrificação dos rolamentos deve ser feita
adequadamente, pois tanto a lubrificação
•
havendo
máquinas são classificados em normais e
característico de máquinas em bom estado
•
correias,
do
fabricante
do
ventilador.
•
Estado dos Coxins – Deve ser verificado
insuficiente quanto a lubrificação excessiva
se
podem danificar o rolamento.
demasiadamente apertados ou frouxos. O
Limpeza do rotor e voluta – Os rotores e
funcionamento do ventilador com coxins
volutas dos ventiladores devem ser limpos,
avariados ou incorretamente instalados
pois as impurezas que se alojam nos
ocasiona, além de ruídos, danos a eixos
rotores podem causar desbalanceamento
por vibrações excessivas.
os
coxins
estão
rachados,
e conseqüentes avarias aos rolamentos,
•
eixos e mancais, além de diminuir a
III.2. CHAMINÉ
eficiência dos ventiladores.
Deve ser feita a limpeza periódica da chaminé,
Alinhamento das polias e Tensão das
pois ao longo de seu funcionamento, ocorre
correias – Em uma transmissão de duas
deposição de fuligem em sua parede interna. Com
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 446 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
isso, há uma redução da área de passagem dos
gases de combustão, prejudicando o processo de
tiragem.
III.3.
DISPOSITÍVOS
PARA
CONTROLE
DA
TIRAGEM
Assim como para chaminé, devem ser previstas
limpezas periódicas nos dispositivos de controle
de tiragem.
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Durante a manutenção corretiva nas partes
internas do sistema de ar e gases de combustão,
deve-se ter cuidado devido a riscos de asfixia e
explosão causado por eventuais acúmulos de
gases não retirados pelo processo de tiragem.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Considerando que o sistema de ar e gases de
combustão
seja
corretamente
operado
e
considerando também, um adequado plano de
manutenção, pode-se estimar uma vida útil de 22
anos.
REFERÊNCIAS
[1] Pêra, H. Geradores de Vapor. Editora Fama
S/C Ltda 2a edição, São Paulo, 1990.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 447 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Aterramento
RESUMO
valores
Os sistemas de aterramento são essenciais à
composição do solo. Realizando estas medições e
segurança das instalações elétricas e devem
fazendo o tratamento do solo ou alteração na
dispender
a
malha de terra quando os valores medidos
do
estiverem fora do padrão, estima-se uma vida útil
um
manutenção
cuidado
do
perfeito
especial
para
funcionamento
sistema, e são classificados em aterramento de
serviço
e
aterramento
de
segurança.
são
muito
influenciados
com
a
de 40 anos para os sistemas de aterramento.
O
aterramento de serviço faz parte integrante dos
I. INTRODUÇÃO
circuitos elétricos, e o aterramento de segurança
Aterrar
evita os acidentes com as pessoas, no caso das
componente de um sistema elétrico, corresponde
partes
acidentalmente
a ligá-lo eletricamente à terra por meio de
energizadas, devem ser dimensionados para
dispositivos apropriados. Estes dispositivos são
protege-las contra a tensão de passo, a tensão de
constituídos
toque ou contato e a tensão de transferência. Com
elementos:
aterradas
serem
um
equipamento
elétrico,
essencialmente
dos
ou
um
seguintes
isso, o aterramento de estruturas metálicas evita
•
Eletrodo de aterramento;
muitos efeitos indesejáveis provenientes de, por
•
Condutor que faz a ligação elétrica entre o
exemplo,
descargas
atmosféricas,
cargas
estáticas em equipamentos, faltas entre a fase e a
carcaça de equipamentos, tensões induzidas das
equipamento e o eletrodo de aterramento;
•
Terra
que
envolve
o
eletrodo
de
aterramento.
linhas de transmissão em cercas de arame, etc.
Estes sistemas de aterramento utilizam os
O aterramento tem por objetivo assegurar a
seguintes eletrodos de terra: chapa de cobre,
proteção do material, a melhoria dos serviços
cano de ferro galvanizado, barra perfilada de ferro
elétricos e a segurança do pessoal. Estes
galvanizada, barra de ferro galvanizado, barra
aterramentos são classificados em aterramento de
copperweld, fita de cobre, cabo de cobre, cabo de
serviço e aterramento de segurança.
aço galvanizado. O tipo de eletrodo de terra a ser
utilizado será em função do valor da resistência da
O aterramento de serviço faz parte integrante dos
malha de aterramento desejado, ou seja, a
circuitos elétricos, como por exemplo: aterramento
capacidade de escoamento da corrente. Para o
do ponto neutro dos transformadores trifásicos
bom funcionamento dos sistemas de aterramento
ligados em estrela, aterramento do fio neutro das
deve-se realizar medições periódicas dos valores
redes de distribuição elétrica.
de resistência da malha de terra, pois estes
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 448 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O aterramento de segurança evita os acidentes
Os sistemas de aterramento de segurança
com o pessoal no caso das partes aterradas
deverão proteger as pessoas para os seguintes
serem acidentalmente energizadas, como por
tipos de tensão:
exemplo: aterramento da carcaça dos motores,
•
Tensão de passo: É a diferença de
aterramento das partes metálicas não energizadas
potencial que pode se manifestar entre
das instalações elétricas.
dois
pontos
da
superfície
da
terra,
separados por uma distância igual a um
II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
passo de uma pessoa. Quando uma
Os sistemas de aterramento são classificados de
pessoa caminha no sentido da estrutura na
acordo com o valor da resistência da malha de
ocasião da falta, esta tensão irá aumentar.
terra
necessário
para
o
local,
conforme
•
apresentado a seguir:
Tensão de toque ou de contato: É a
diferença de potencial que pode se
•
Excelentes: inferior a 5 ohms;
manifestar
•
Bons: entre 5 e 15 ohms;
aterrada e um ponto da superfície da terra,
•
Razoáveis: entre 15 e 30 ohms;
separados por uma distância que pode ser
•
Condenáveis: acima de 30 ohms.
alcançada pelo braço de uma pessoa.
•
entre
uma
parte
metálica
Tensão de transferência: É um caso
III. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
particular da tensão de toque, sendo a
A Norma NBR 5410 sugere, por exemplo, os
diferença de potencial que pode se
seguintes tipos de eletrodos de terra a ser
manifestar
utilizado no projeto de um sistema de aterramento:
aterrada e um ponto da superfície da terra,
•
Chapa de cobre;
•
Barra copperweld;
•
Barra de cobre;
•
Cabo de cobre;
•
Barra de ferro galvanizado;
•
Barra perfilada de ferro galvanizado;
•
Fita de cobre;
•
Chapa de cobre.
entre
uma
parte
metálica
separados por uma distância qualquer, em
que uma pessoa dali se liga eletricamente
à parte metálica por meio de um condutor.
Os sistemas de aterramento podem ter os
seguintes esquemas de construção:
•
Sistema TN-S,
onde
o
condutor
de
proteção (PE) possui o condutor neutro (N)
distinto do condutor terra (T);
Estes eletrodos serão utilizados de acordo com as
necessidades do local (tipo de solo, e qualidade
da malha de terra), levando em consideração a
relação custo benefício do projeto para o sistema
de aterramento.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 449 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
independentemente do aterramento do
condutor de neutro (N);
•
Sistema TN-C-S, onde o condutor de
proteção e neutro (PEN) possui o condutor
neutro e terra (TN) combinados em um
único condutor numa parte do sistema;
•
Sistema IT, neste tipo de esquema não há
condutor
de
alimentação
diretamente
aterrado, e sim, através de um dispositivo
limitador de corrente de curto circuito
•
Sistema TN-C, onde o condutor de
proteção e neutro (PEN) possui o condutor
neutro e terra (TN) combinados num único
Estes esquemas são adotados de acordo com as
condutor;
necessidade do local.
Para a verificação do sistema de aterramento
deve-se
realizar
medições
periódicas
da
resistência da malha de terra, que deverá estar
dentro dos valores mínimos exigido pelo tipo de
instalação existente no local.
A título de exemplo, é apresentado a seguir, um
•
Sistema T-T, onde condutor de proteção
(PE)
aterra
o
equipamento
dos procedimentos para realizar a medição da
resistência de aterramento.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 450 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Uma corrente alternada de valor constante irá
•
Nas proximidades das instalações de alta
circular entre o eletrodo de aterramento T e o
tensão há, normalmente, correntes de fuga
eletrodo auxiliar T1, que deverá estar localizado
que circulam pelo solo, interferindo na
fora da zona de influência do eletrodo T, conforme
realização de uma medição correta.
apresentado na figura a seguir.
•
No instante da medição poderia ocorrer
uma falha na instalação protegida pelo
sistema de aterramento que está sendo
medido, e haverá uma circulação de
corrente
do
sistema
para
a
terra
circunvizinha. Uma parcela desta corrente
poderá circular pelo condutor que liga a
malha de aterramento e o equipamento de
medição e este poderá ser danificado. Ou
ainda, o operador poderá sofrer um
Deve-se utilizar um outro eletrodo auxiliar T2 , que
choque elétrico resultante da tensão de
poderá ser uma pequena haste enterrada no solo
transferência, entre o local de aterramento
que deverá ficar no ponto médio entre T e T1, com
e o ponto em que está localizado a pessoa
isso deve-se medir a tensão entre T e T2. O valor
operando o instrumento.
da resistência de aterramento será o valor desta
tensão dividida pela corrente entre T e T1. Para a
verificação de influências entre os eletrodos, devese fazer mais duas medições, onde o eletrodo T2
será deslocado de 6 metros na direção de T e 6
metros na direção de T1, caso estas três medidas
forem semelhantes, deve-se utilizar a média dos
valores como sendo o valor da resistência de
aterramento, caso contrário, deve-se realizar
Se durante as medições de acompanhamento da
resistência do sistema de aterramento o valor
ultrapassar os valores máximos permitidos, devese realizar os serviços de readequação desta
malha de terra. Isto pode ser obtido adotando um
dos seguintes procedimentos:
•
enterrados
novas medições com um maior espaçamento
entre T e T1.
Deve ser ressaltado que estas medições deverão
ser realizados em dias no qual o solo se
apresente seco, tendo-se assim a situação mais
desfavorável para o sistema de aterramento.
Aumento
do
número
de
eletrodos
e
interligar
por
meio
de
condutores;
•
Aumentar a profundidade dos eletrodos
existentes;
•
Aumentar a espessura dos eletrodos;
•
Realizar um tratamento químico do solo
com a utilização de sais minerais, como
por exemplo, cloreto de sódio, sulfato de
As instalações deverão estar desenergizadas
magnésio ou sulfato de cobre, etc.
durante a medição da resistência de aterramento
devidos aos seguintes fatores:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 451 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Dentro do contexto acima é possível afirmar que a
vida útil de um sistema de aterramento se
encontra relacionada com a qualidade dos
eletrodos utilizados. Este valor está em torno de
40 anos.
Como os sistemas de aterramento são utilizados
para a proteção de equipamentos e pessoas,
estes deverão possuir um acompanhamento
rigoroso dos valores de resistência da malha, pois
estes valores são bastante influenciados com a
temperatura e composição química do solo.
REFERÊNCIAS
[1] Creder, H. Instalações Elétricas, LTC - Livros
Técnicos e Científicos Editora S.A., 13 a edição,
1999.
[2] Normas ABNT: NBR 5419 e NBR 5410.
[3] Filho, S. M. Fundamentos de Medidas
Elétricas, LTC - Livros Técnicos e Científicos
Editora S.A., 2a edição, 1981.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 452 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Comunicação e Proteção Carrier
RESUMO
Os sistemas de comunicação e proteção carrier
I. INTRODUÇÃO
podem ser empregados em uma vasta gama de
No início, os sistemas de comunicação carrier
aplicações,
voz,
eram usados somente para comunicação de voz,
telemedição, controle e supervisão, dentre outras.
mas suas aplicações logo se expandiram para
Contudo, os sistemas carrier se destacam
incluir uma larga variedade de funções tais como
principalmente quando usados nas aplicações de
proteção, telemedição, controle e supervisão,
proteção, aumentando os limites de estabilidade e
dentre outras. O sistema carrier permite, por
o carregamento das linhas. A transmissão de um
exemplo, a rápida eliminação de todos os tipos de
sinal carrier através das linhas de transmissão
faltas, aumentando os limites de estabilidade e o
envolve uma série de fatores oriundos da teoria de
carregamento das linhas.
como
comunicação
de
linhas de transmissão, como o fenômeno de
ondas estacionárias, a atenuação do sinal
O uso de equipamentos carrier para a transmissão
causada pela linha e a relação sinal-ruído que
de sinais de alta frequência em um sistema de
representa o principal critério de desempenho de
transmissão de energia em 60 Hz envolve muitos
um sistema de transmissão carrier, bem como
problemas. A configuração e o layout destes
fatores devido às próprias características do
sistemas são
sistema de transmissão, como a existência de
características do 60 Hz. Contudo, devido à
transformadores com taps. Portanto, o projeto de
complexidade dos sistemas de potência, o cálculo
um sistema carrier é extremamente complexo,
exato de todos os efeito torna-se praticamente
abrangendo uma série de equipamentos com
impossível.
características especiais necessários para uma
fundamentais envolvidos e o uso de dados
operação segura e confiável do sistema como um
práticos reunidos ao longo dos anos normalmente
todo.
são suficientes para o projeto de um sistema de
Considerando-se
os
pontos
mais
importantes e críticos do sistema carrier com as
invariavelmente
Uma
apreciação
ditados
dos
pelas
princípios
comunicação adequado.
respectivas políticas de manutenção preventiva e
corretiva adotadas, pode-se estimar a vida útil de
um sistema de comunicação e proteção carrier
como sendo de 20 anos.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 453 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II. CARACTERÍSTICAS
Em um sistema simplex, somente uma estação
A banda normal de freqüências para os sistemas
por vez pode transmitir em um dado instante. Na
carrier varia de 50 a 150 kHz. Em alguns casos, a
comunicação simplex todas as estações em um
inclusão de novos canais pode exigir o uso de
canal operam com a mesma freqüência.
bandas mais largas que podem variar de 30 a 200
kHz. O limite prático de extensão da banda de
Um sistema duplex, por sua vez, opera como um
freqüência será provavelmente estabelecido pelas
serviço telefônico. As transmissões podem ser
perdas excessivas para as altas freqüências do
realizadas simultaneamente entre duas estações.
espectro, pelo tamanho e complexidade dos
Em uma estação, a primeira de duas freqüências
equipamentos de acoplamento e sintonia e pela
é usada para transmissão e a segunda para
dificuldade de se obter circuitos de sintonia
recepção. Na outra estação, a primeira freqüência
suficientemente larga para abranger as baixas
é usada para recepção e a segunda para
freqüências.
transmissão.
II.1. SISTEMAS DE MODULAÇÃO
II.3. SISTEMA SIMPLEX DE FREQÜÊNCIA ÚNICA
Existem três sistemas de modulação diferentes
Este é o mais simples sistema de comunicação
disponíveis para o uso do carrier em linhas de
carrier em termos do número de equipamentos
energia:
necessários e facilidade de ajustes após a
•
Modulação por amplitude;
instalação. Um botão é usado para chavear entre
•
Modulação por freqüência;
transmissão e recepção.
•
Sistemas de bandas laterais.
II.4. SISTEMA DUPLEX DE DUAS FREQÜÊNCIAS
Destes, modulação por amplitude é de longe o
Os componentes básicos de um sistema duplex
mais usado. Na modulação por amplitude, a
de duas freqüências estão dispostos no diagrama
amplitude ou intensidade da onda transmitida é
em blocos da figura 1.
variada de acordo com a forma de onda da
Transmissor
grandeza a ser transmitida.
II.2. COMUNICAÇÃO CARRIER
Os sistemas de comunicação carrier aplicados em
linhas de energia diferem no método de chamada,
na fonte de alimentação, ou no sistema de
modulação, mas qualquer configuração pode ser
classificada como simplex ou duplex, dependendo
da sua operação.
Unidade de
Chamada
Extensão
2 fios
Amplificador
de Áudio
Para
Circuito de
Sintonia
Unidade
Híbrida
Unidade de
Toque
Receptor
Figura 1 – Unidades Básicas de um Sistema de
Comunicação Duplex
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 454 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Fora o fato do transmissor e receptor operarem
ponto que tem um código codificado em
em freqüências diferentes, a principal diferença
toques.
entre este sistema e o sistema simplex descrito
•
acima é a adição da unidade híbrida de áudio.
Chamada por voz, onde um auto-falante
simplesmente anuncia a pessoa com quem
se deseja falar.
É esta unidade que torna possível para o
•
transmissor e o receptor operarem continuamente
durante a comunicação, sem a necessidade de
Toque
automático,
usado
para
comunicação ponto a ponto.
•
Discagem
seletiva,
onde
o
número
chaveamento.
desejado é discado, como em sistemas
II.5. SISTEMA DUPLEX DE VÁRIAS ESTAÇÕES
convencionais de telefone.
O sistema duplex de várias estações oferece as
vantagens
da
comunicação
duplex
entre
III.2. PROTEÇÃO CARRIER
quaisquer duas estações dentre várias utilizando
Um canal carrier piloto oferece a possibilidade de
somente um canal de comunicação. Neste caso,
acionamento rápido e simultâneo de ambos os
dois transmissores e dois receptores são usados
disjuntores de um circuito de energia em um a três
ao invés de um, como no sistema duplex anterior.
ciclos para faltas ao longo de toda a seção. Como
conseqüência, tem-se:
II.6. SISTEMA SIMPLEX AUTOMÁTICO
•
Estabilidade: a eliminação simultânea
Este é o sistema mais versátil de todos os
melhora a estabilidade do sistema e
sistemas de comunicação carrier aplicados a
aumenta a carga que pode ser carregada
linhas de energia. O número de estações em um
seguramente
dado canal não é limitado a dois, como no usual
interconexão paralelas.
sistema duplex de duas freqüências. Este sistema
•
Religamento
através
rápido:
de
o
linhas
de
acionamento
permite uma comunicação individual entre várias
simultâneo é essencial para religamento
estações no mesmo canal. A adição de algumas
rápido.
unidades ao diagrama do sistema duplex da figura
•
1 permite a criação de um estado de espera
Choque para o Sistema: distúrbios do
sistema, como quedas de tensão e
usado para chavear ora a transmissão de dados e
desligamento de cargas síncronas, são
ora a recepção de dados.
reduzidos através da eliminação rápida de
faltas.
III. APLICAÇÕES
•
Flexibilidade no projeto do Sistema:
determinados arranjos de sistema que não
III.1. SISTEMAS DE CHAMADA
podiam ser protegidos com velocidade
Os principais sistemas usados para estabelecer
suficiente são possíveis com o uso da
uma chamada em um canal carrier são:
•
Toque codificado, usado freqüentemente
em linhas rurais para atingir determinado
proteção carrier.
•
Propagação
das
Faltas:
a
rápida
eliminação de faltas trifásicas mais graves
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 455 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
entre fases e as envolvendo o terra reduz
fora de sincronismo, eliminando ainda as
significativamente a propagação da falta
faltas durante tais condições.
•
para outras fases do sistema.
•
•
Proteção
de
terra
melhorada:
Faltas
Simultâneas:
os
recursos
em
adicionados para discriminação tornam
sistemas onde a proteção rápida de terra
possível uma proteção com desempenho
não é possível, o uso da proteção carrier
superior quando da ocorrência de faltas
oferece a solução ideal.
simultâneas.
Fora de Sincronismo: o canal de carrier
proporciona
meios
para
prevenir
a
operação de relés de proteção devido a
oscilações de potência ou condições de
1
2
Relé
Relé
T/R
T/R
Figura 2 – Sistema Carrier de Proteção
•
vista
qual a grandeza existe. As grandezas telemedidas
econômico o uso integrado de um canal
mais freqüentes nos sistemas de potência são
carrier para comunicação ponto a ponto,
grandezas elétricas, normalmente kW e kVAR.
ou para controle ou medição remota, pode
Outras grandezas como temperatura do ponto
indicar o uso de um piloto carrier onde os
quente, nível de água, posição do comutador,
requisitos
dentre muitas outras podem ser telemedidas.
Uso
integrado:
de
do
ponto
proteção
de
sozinhos
não
justificariam seu uso.
Existem dois sistemas de medição:
III.3. TELEMEDIÇÃO USANDO CARRIER
•
Taxa de pulso;
Telemedição é a indicação ou registro de uma
•
Duração de pulso.
grandeza em uma localização distante daquela na
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 456 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
No sistema de taxa de pulso, a freqüência ou taxa
dos pulsos varia proporcionalmente à magnitude
IV. PROPAGAÇÃO DO SINAL CARRIER EM
da grandeza telemedida.
LINHAS DE TRANSMISSÃO
No sistema de duração de pulso, a freqüência dos
IV.1 PROPAGAÇÃO ENTRE DOIS CONDUTORES DE
pulsos é constante. A duração do pulso durante
FASE
um ciclo de pulso completo é proporcional à
Da teoria de linhas de transmissão, as equações
magnitude da grandeza telemedida.
gerais
de
corrente
permanente,
que
alternada,
podem
ser
em
regime
aplicadas
III.4. CONTROLE DE CARGA E FREQÜÊNCIA
transmissão de sinal carrier, são dadas por:
O controle de carga e freqüência corresponde ao
 U• + I• . Z•
 R R C
UT = 
2


controle feito na saída de um gerador ou grupo de
geradores em um sistema de tal modo a manter a
•
•
•

 •
 (α + jβ )⋅ l  U R − I R . Z C
+
.e
2




à

 −(α + j β )⋅l
.e


freqüência do sistema e regular o intercâmbio de
potência com outros sistemas de acordo com um
plano predeterminado.
•
•
 •
U R + I R .Z C
IT = 
•

2. Z C

•
•
•

 •
 (α + jβ )⋅l  U R − I R . Z C
+
•
.e

2. Z C



 −(α + jβ )⋅l
.e

III.5. CONTROLE SUPERVISIONADO
Controle supervisionado é um sistema de controle
Nestas expressões, UT e IT são a tensão e a
e supervisão executado de um ponto central para
corrente no transmissor enquanto UR e IR são a
a operação de equipamentos em uma ou mais
tensão e a corrente no receptor, respectivamente.
localizações remotas. O controle e a supervisão
de diversas partes separadas dos equipamentos
A impedância característica dada por ZC, é
são
definida como:
realizados
relativamente
com
poucos
•
condutores ou canais.
ZC =
III.6. FUNÇÕES COMBINADAS
EM
UM
CANAL
CARRIER
Muitas
L
C
sendo L e C a indutância e a capacitância por
das
funções
de
um
sistema
de
unidade de comprimento, respectivamente.
comunicação carrier que foram descritas podem
ser desempenhadas simultaneamente através de
A constante de propagação dada por α+jβ é
um único canal de carrier. Normalmente, vários
definida como:
canais na mesma linha podem compartilhar o
•
mesmo equipamento de acoplamento e sintonia.
O
uso
eficiente
freqüentemente
justifica
destes
o
•
α + jβ = z . y =
(r +
jϖ L)(
. g + j ϖC )
equipamentos
investimento
nos
aparatos para o sistema que poderiam não ser
A distância entre o transmissor e receptor é dada
por l.
justificáveis para uma única função sozinha.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 457 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O resultado exposto acima permite que sejam
operação quanto a atenuação do meio de
analisadas algumas peculiaridades.
transmissão.
As ondas estacionárias resultantes da soma de
Os ruídos podem ser classificados como:
ondas viajantes originadas na linha aumentam as
•
Randômico: possuem um espectro de
perdas e a radiação de energia da linha, além de
freqüência contínuo, contendo todas as
outros efeitos indesejáveis.
freqüências em quantidades iguais.
A atenuação causada pela linha é outro fator de
•
Impulso:
de
maior
importância,
é
extrema importância em aplicações carrier, pois
produzido quando pulsos discretos, em
determina
intervalos definidos, existem nos terminais
a
fração
da
energia
transmitida
disponível no receptor para superar ruídos e
de entrada de um receptor.
interferências.
VI. EQUIPAMENTOS E CIRCUITOS DE
Analisando-se o segundo termo das expressões,
ACOPLAMENTO E SINTONIA
pode-se verificar que se a impedância de
Para acoplar um circuito carrier a uma linha de
terminação da linha no lado receptor for igual à
energia
impedância característica ZC da linha, não há mais
acoplamento. O esquema típico de um capacitor
tensão ou corrente refletida, eliminando os
de acoplamento é apresentado na figura 3.
problemas
causados
pela
são
utilizados
capacitores
de
reflexão.
Particularmente para linhas longas, o segundo
1
termo torna-se irrelevante, mesmo no caso em
que a terminação seja diferente de Z C.
2
Um caso especial que deve ser considerado
3
refere-se a taps e linhas que se estendem sobre a
linha na qual o sinal carrier é transmitido. A
4
5
6
impedância de entrada neste caso pode ser
extremamente baixa sob certas condições e pode
constituir praticamente um curto-circuito ao longo
do canal carrier.
V. RUÍDO EM LINHAS DE TRANSMISSÃO
A relação sinal-ruído é o principal critério do
desempenho de um sistema de transmissão
carrier. O nível de ruído presente no receptor de
um canal carrier é tão importante para a correta
Figura 3 – Esquemático de um Capacitor de
Acoplamento para Carrier
Um capacitor de acoplamento pode possuir um ou
mais módulos capacitivos montados em uma
porcelana presa a uma base metálica. Cada
módulo
é
formado
por
diversas
unidades
capacitivas conectadas de modo a se obter a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 458 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
capacitância desejada. A base metálica contém os
VI.2. CIRCUITOS DE SINTONIA
seguintes componentes:
•
Bobina de drenagem;
Para compensar as perdas do sinal carrier devido
•
Chave de aterramento;
à resistência das linhas de transmissão e às
•
Gap de proteção.
reatâncias do capacitor de acoplamento, é
utilizado um circuito de sintonia. Este circuito é
A bobina de drenagem tem a função de aterrar o
formado basicamente por uma indutância variável
sinal de 60 Hz da linha, permitindo somente a
ligada em série com o capacitor. Atuando-se
passagem do sinal carrier.
sobre esta indutância é possível cancelar a
reatância
A
chave
de
aterramento
é
usada
para
do
freqüência
capacitor
do
de
sinal
acoplamento
carrier,
na
aumentando
manutenção, aterrando o capacitor para proteção.
conseqüentemente a eficiência do acoplamento.
O gap protege a bobina de drenagem contra
Normalmente, em algumas aplicações, torna-se
surtos de tensão durante a operação normal.
necessário o uso de mais de uma freqüência
carrier. Em tais casos, uma economia pode ser
Normalmente o carrier é montado junto a um
obtida através do uso de um sistema de sintonia
transformador de potencial indutivo usado para
de multi-freqüência, que permite sintonizar um
transformação de tensão, aproveitando-se em um
único capacitor de acoplamento para duas
mesmo equipamento o dispositivo de potencial
freqüências carrier diferentes.
capacitivo. Neste caso, são incluídos mais alguns
componentes na base metálica. Este equipamento
Teoricamente poderíamos estender o uso de um
é conhecido como Transformador de Potencial
capacitor de acoplamento para várias freqüências.
Capacitivo – TPC.
Contudo, a complexidade do circuito de sintonia e
a própria dificuldade envolvida nos ajustes
tornariam
VI.1. BOBINA DE BLOQUEIO
o
projeto
inviável
econômica
e
torna
tecnicamente. Portanto, do ponto de vista prático,
necessário em sistemas carrier é a bobina de
é mais aconselhável usar não mais que duas
bloqueio. Uma bobina de bloqueio é um circuito
freqüências.
Um
equipamento
importante
que
se
ressonante paralelo ligado em série com a linha
de transmissão e sintonizado para bloquear o
VI.3. CABO COAXIAL
sinal carrier. A bobina de bloqueio permite que o
Os circuitos de transmissão e recepção são
sinal
geralmente
carrier
fique
confinado
na
região
de
conectados
aos
capacitores
de
aplicação, o que aumenta o desempenho e a
acoplamento através de cabos coaxiais. Contudo,
confiabilidade do sistema de comunicação carrier,
o comprimento desses cabos é limitado devido à
uma vez que o sinal carrier é isolado de outras
atenuação do sinal, que varia conforme as
partes do sistema elétrico.
características do sistema.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 459 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
os valores medidos no campo são maiores que os
VI.4. MÉTODOS DE ACOPLAMENTO
indicados na placa de características do TPC, é
Existem diversas maneiras para se utilizar um ou
sinal de que temos umidade ou contaminação por
mais condutores de uma linha trifásica como
arcos no dielétrico. Um valor de tangente delta
condutores para os sinais carrier. Dentre os
(fator de dissipação) superior a 1% indica
acoplamentos possíveis, pode-se destacar:
claramente que o capacitor está se deteriorando,
•
Fase-terra;
devendo ser retirado de serviço. Como um
•
Entre fases;
capacitor de acoplamento é formado por vários
•
Entre circuitos;
elementos em série, a falha de um ou mais
•
Circuito duplo com retorno pelo terra;
elementos pode ser detectada por um aumento no
•
Acoplamento em barramento.
valor da capacitância. Uma variação de mais de
3% no valor da capacitância, determina a retirada
O mais simples, e também mais utilizado, é o
de serviço da unidade.
acoplamento fase-terra, no qual um condutor da
linha é usado como uma perna do circuito carrier,
VII.2. DISPOSITIVOS
e o terra como retorno.
A chave de aterramento deve ser operada
periodicamente, dependendo do grau de poluição
VII. MANUTENÇÃO PREDITIVA
e umidade do local, a fim de se verificar o seu
A manutenção de um sistema carrier envolve
funcionamento, comprovando assim que não
vários equipamentos, conforme discutido ao longo
estão bloqueadas pela corrosão. Deve ser
do texto. Contudo, o capacitor de acoplamento
verificada também se existem sinais de umidade
montado
ou condensação na caixa do Carrier.
normalmente
em
um
TPC,
é
o
equipamento mais complexo que representa o
ponto mais importante e crítico do sistema carrier.
VIII. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Como se trata de um equipamento hermético,
O TPC por ser um equipamento estático, requer
qualquer intervenção somente poderá ser feita em
manutenção mínima. Uma inspeção visual é
fábrica. Em casos específicos, pode-se efetuar a
suficiente para observar se há vazamento de óleo
troca de alguns módulos sem recalibração.
ou aletas quebradas da caixa metálica, por
Contudo, quaisquer serviços de calibração que se
exemplo. Para se estabelecer uma verificação
tornem necessários, deverão ser executados em
periódica dos parâmetros elétricos deve-se seguir
fábrica.
os procedimentos a seguir.
IX. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
VII.1. MÓDULOS CAPACITIVOS
Os sistemas de comunicação e proteção carrier
O meio mais confiável para se verificar o estado
compreendem alguns equipamentos necessários
dielétrico do capacitor é através da medida da
à operação do sistema. Em especial, o capacitor
capacitância e tangente delta de cada módulo. Se
de acoplamento montado normalmente em um
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 460 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
TPC
representa,
conforme
discutido
anteriormente, um ponto vital para a operação do
sistema. Devido à complexidade da construção
deste equipamento, a própria manutenção fica
restrita a verificações periódicas dos parâmetros
elétricos e dispositivos componentes. Além disso,
a própria bobina de bloqueio bem como outros
acessórios
usados
têm
também
importante
participação no desempenho do sistema como um
todo. Portanto, considerando-se esses aspectos,
pode-se estimar a vida útil de um sistema de
comunicação e proteção carrier como sendo de 20
anos.
REFERÊNCIAS
[1]
Electrical
Transmission
and
Distribution
Reference Book, by Central Station Engineers of
the Westinghouse Electric Corporation. East
Pittsburgh, Pennsyvania. 4a edição, 1950.
[2] Catálogos e manuais de Fabricantes.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 461 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Comunicação Local
RESUMO
seguindo as mensagens enviadas pelo sistema de
Chama-se rede telefônica de um edifício o
monitoração. Além do mais, as manutenções
conjunto de cabos telefônicos, blocos terminais,
indicam o grau de urgência da operação. O
ferragens e materiais acessórios instalados no
serviço não dá uma mensagem explícita relativa
imóvel com a finalidade de permitir a ligação de
ao
equipamentos
rede
mensagem indicativa do componente defeituoso e
telefônica externa. Este estudo se aplica a todos
uma descrição da falha, permitindo ao técnico
tipos de edificações, em fase de projeto, de
deduzir e substituir o componente defeituoso.
construção,
reforma
que
Todos os componentes do PABX são testados
necessitam
de
interna
quando são inicializados; as unidades auxiliares e
independentemente de seu porte, finalidade,
interfaces são testadas ciclicamente. Quanto aos
número de pavimentos, número de linhas e de
demais elementos da rede, a detecção de
pontos telefônicos. O principal elemento de uma
problemas implica, na maioria das vezes, na troca
rede interna em uma edificação é o PABX. O
do elemento em mau funcionamento. A vida útil
PABX pode abranger serviços de voz, imagem e
econômica do principal elemento da rede interna,
dados. Este dispositivo pode integrar todos os
o PABX, sofre, principalmente, influências da
serviços existentes na empresa, não importando
obsolescência tecnológica. Contribuem para a
onde os usuários estejam localizados. Uma
estimação
configuração de rede é utilizada para associar
construtivas e os critérios de manutenção.
localidades e fornecer serviços homogêneos para
Considera-se para a rede telefônica interna 15
todos os telefones e terminais. Em termos de
anos de vida útil econômica.
manutenção
de
em
telecomunicações
rede
redes
ou
à
ampliação,
telefônica
internas
tem-se:
componente
da
a
ser
vida
útil
trocado,
as
mas
uma
características
a
manutenção preditiva em PABX consiste na
I. INTRODUÇÃO
verificação do estado das instalações, observação
Chama-se rede telefônica de um edifício o
do tráfego de elementos e testes cíclicos dos
conjunto de cabos telefônicos, blocos terminais,
diferentes componentes. Já a atividade de
ferragens e materiais acessórios instalados no
manutenção corretiva em PABX consiste na
imóvel com a finalidade de permitir a ligação de
detecção de componentes defeituosos através da
equipamentos
indicação de alarmes indicados nos quadros,
telefônica externa. Este estudo se aplica a todos
de
telecomunicações
à
rede
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 462 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
tipos de edificações, em fase de projeto, de
construção,
reforma
necessitam
de
ou
rede
ampliação,
telefônica
•
Ponto Telefônico: previsão de demanda de
que
um telefone principal ou de qualquer
interna
serviço que utilize pares físicos dentro de
independentemente de seu porte, finalidade,
número de pavimentos, número de linhas e de
um edifício.
•
Carga de uma Caixa de Distribuição:
pontos telefônicos.
somatório dos pontos atendidos a partir de
II. CARACTERÍSTICAS
uma caixa de distribuição.
•
Número Ideal de Pares Terminados (PT):
II.1. DEFINIÇÕES
número mínimo de pares necessário par o
Para um melhor entendimento dos conceitos
atendimento da carga prevista.
relacionados à redes telefônicas, é importante a
•
apresentação das seguintes definições:
•
número real de pares que são ligados aos
Bloco Terminal Interno (BLI): bloco de
blocos terminais internos de uma caixa de
material isolante, destinado a permitir a
distribuição ou caixa de distribuição geral.
•
conexão de cabos e fios telefônicos.
•
•
•
linha
telefônica
que
externa
estação telefônica publica, que pode ser
da
operadora
à
caixa
de
distribuição geral do edifício.
classificada
Cabo Interno (CI): cabo que interliga a
residencial.
•
em
residencial
ou
não
Linha Privativa (LP): linha física constituída
distribuição.
de um ou mais pares de fios e de
Distribuidor Geral do Edifício: caixa ou sala
equipamentos
onde são terminados e interligados o cabo
interliga dois pontos distintos e não é
de entrada e os cabos internos do edifício.
conectada
aos
Rede Secundária: Rede de fios telefônicos
comutação
das
internos (FI) que se estendem desde o
públicas.
geral
até
as
caixas
de
•
complementares,
equipamentos
estações
que
de
telefônicas
Linha Tronco ou Tronco de CPCT: linha
distribuição.
telefônica que interliga uma CPCT a uma
Rede Telefônica Interna: conjunto de
estação telefônica publica.
meios físicos (cabos, blocos terminais, fios,
•
Individual:
atende a um assinante, conectada a uma
distribuidor
•
Linha
Cabo de Entrada: cabo que interliga a rede
caixa de distribuição geral às caixas de
•
Número Efetivo de Pares Terminados:
•
Central Privada de Comutação Telefônica
etc) necessários para prover a ligação de
(CPCT): estação comutadora para uso
qualquer
de
particular (PABX, PBX, KS), interligada
telecomunicações dentro de um edifício à
através de linhas troncos a uma estação
rede telefônica externa.
telefônica pública, que permite a seus
Fio Telefônico Interno (FI): par condutores
ramais
que interligam as tomadas telefônicas aos
telecomunicação
equipamento
terminal
acesso
às
interna
redes
ou
de
externa,
blocos terminais internos.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 463 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
através de comutação automática ou
•
Tomada padrão para telefone;
manual.
•
PABX.
Ramal de CPCT: terminal de CPCT ligado
a rede telefônica interna ou a uma linha
privativa.
•
•
Ramal Interno: ramal de CPCT que não
II.3. PABX
ocupa pares na rede externa da operadora
Um PABX pode abranger serviços de voz,
e
de
imagem e dados. Este dispositivo pode integrar
comutação de uma CPCT localizada num
todos os serviços existentes na empresa, não
edifício a um aparelho telefônico localizado
importando onde os usuários estejam localizados.
no mesmo edifício.
Uma configuração de rede é utilizada para
Ramal externo: ramal de CPCT que ocupa
associar
um par da rede externa da operadora e
homogêneos para todos os telefones e terminais.
que
conecta
o
equipamento
localidades
e
fornecer
serviços
que conecta o equipamento de comutação
•
de uma CPCT localizado em um edifício, a
Um exemplo de uma estrutura básica é a
um aparelho telefônico localizado em outro
chamada tecnologia cristal. As placas (interfaces,
endereço.
sistema,
Distribuidor Geral de CPCT: caixa ou sala
interconectadas e controladas por uma CPU.
auxiliares,
etc.)
estão
totalmente
onde são terminados e interligados os
cabos provenientes da CPCT e os cabos
provenientes da rede de ramais de CPCT
e ou da rede interna do edifício.
II.2. MATERIAIS UTILIZADOS
Os materiais relacionados a seguir são aqueles
que devem ser especificados nos projetos de
redes telefônicas internas. São eles:
•
Anéis guia com rosca soberba;
•
Blocos terminais;
•
Canaleta suporte;
•
Braçadeira para cabo (BC);
•
Cabos telefônicos para rede interna (CI);
•
Fios FI;
Em termos de segurança, confiabilidade e
•
Cabos telefônicos para interligação de
flexibilidade, esta estrutura oferece as seguintes
edificações;
vantagens:
•
Suporte para borne fêmea para pino
banana;
Figura 1: Estrutura Cristal
•
Nenhuma
saturação
do
tráfego,
não
importando o número de usuários (1
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 464 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Erlang).
O
tráfego
suportado
está
relacionado com o número de enlaces.
•
Nenhum
barramento
comum.
Um
problema em um enlace não interrompe
toda a operação em outros enlaces.
•
Funções descentralizadas em todas as
placas: circuito de comutação, detector de
tom, conferência a três.
•
Fontes de alimentação descentralizadas
em todas as placas: cada placa converte
suas
próprias
tensões
a
partir
da
distribuição de 48V; as necessidades de
Figura 2: Elementos que podem ser conectados a rede
fonte de alimentação dependem das
interna
placas de extensão instaladas.
•
Possibilidade de salvar dados com uma
II.3.2. Modularidade
placa de disco flexível em um sub-bastidor
ou em disco flexível.
•
Possibilidade de instalação de uma CPU
de back-up.
a) Sub-Bastidores
Um sub-bastidor é um painel traseiro onde as
placas de interface e de processamento são
conectadas. Há diversos tipos de sub-bastidores e
II.3.1 Ambiente Geral
três tamanhos diferentes.
Os elementos que normalmente podem ser
conectados são de três tipos:
•
Telefone e computadores;
•
Redes internas de computadores (redes
locais etc.);
•
b) Gabinetes
Diversos tipos de gabinetes estão disponíveis de
acordo com a capacidade do usuário. Os
gabinetes
podem
suportar
sub-bastidores;
MODEM’s, baterias, etc.
Redes externas de telecomunicações e
teletransmissão (STN, RDSI, X25, etc.).
c) Configurador
A capacidade real disponível em um gabinete é
A operação destes elementos está assegurada
configurada pelo configurador. O configurador
pelas interfaces telefônicas e de acesso a dados,
determina o número e o tipo de placas e sub-
e pelos protocolos de voz e dados.
bastidores necessários e o número e o tipo de
gabinetes de acordo com as necessidades do
cliente.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 465 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
d) Placas
Encontram-se
manutenção. Considera-se para a rede telefônica
presentes
nestes
dispositivos
interna 15 anos de vida útil econômica.
placas de processamento, placas de interface;
placas auxiliares e placas analógicas.
REFERÊNCIAS
[1] Manual de fabricante.
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
A manutenção preditiva em PABX consiste na
verificação do estado das instalações, observação
[2] Manual de rede telefônica interna de imóveis _
Projeto. TELEMIG. 1990.
do tráfego de elementos e testes cíclicos dos
diferentes componentes.
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Já a atividade de manutenção corretiva em PABX
consiste na detecção de componentes defeituosos
através da indicação de alarmes indicados nos
quadros, seguindo as mensagens enviadas pelo
sistema de monitoração. Além do mais, as
manutenções indicam o grau de urgência da
operação. O serviço não dá uma mensagem
explícita relativa ao componente a ser trocado,
mas uma mensagem indicativa do componente
defeituoso e uma descrição da falha, permitindo
ao técnico deduzir e substituir o componente
defeituoso. Todos os componentes do PABX são
testados quando são inicializados; as unidades
auxiliares e interfaces são testadas ciclicamente.
Quanto aos demais elementos da rede, a
detecção de problemas implica, na maioria das
vezes,
na
troca
do
elemento
em
mau
funcionamento.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil econômica do principal elemento da
rede interna, o PABX, sofre, principalmente,
influências
da
obsolescência
tecnológica.
Contribuem para a estimação da vida útil as
características construtivas e os critérios de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 466 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Controle Químico e Volumétrico
RESUMO
o sistema possibilita a purificação contínua do
O Sistema de Controle Químico e Volumétrico
refrigerante do reator e o controle químico da
para uma Usina Nuclear tipo Reator de Água
reatividade.
Pressurizada – PWR, é o sistema auxiliar mais
importante, sendo permanentemente necessário
Funções adicionais são desempenhadas durante
para a operação do reator. Esta descrição é típica,
as várias fases de operação da planta, sendo que
podendo ter pequenas variações de uma usina
algumas delas são específicas para condições de
para outra em função da filosofia de cada
partida e parada, tais como:
fabricante. Nela estão descritos as funções do
•
do Reator;
sistema, sua descrição considerando os critérios
de projeto, detalhes e conexões com outros
Enchimento do Sistema de Refrigeração
•
Filtragem e purificação do refrigerante do
sistemas. Com relação aos equipamentos é feito
reator através de um fluxo contínuo que é
uma descrição sumária dos principais, como
desviado para filtros e desmineralizadores
bombas, tanques, desmineralizadores, válvulas,
trocadores de íons;
trocadores de calor e tubulações. Com relação a
•
Compensação de variações de volume do
instrumentação do sistema é descrito os principais
refrigerante
controles e pontos de medição de vazão,
variações
temperatura, nível e pressão. Num item específico
variações de temperatura, particularmente
é feito uma descrição da operação do sistema,
durante a partida e parada da usina,
considerando condições de partida da planta,
aquecimento e resfriamento do Sistema de
operação a potência e parada. Da manutenção é
Refrigeração do Reator;
feito uma descrição considerando os principais
•
do
de
reator
causadas
densidade
devida
devido
Uma análise sobre a vida útil do sistema é feita
Sistema de Refrigeração do Reator;
•
as
Compensação de variações de volume
programas de manutenção para este sistema.
com base na vida útil de seus equipamentos. A
por
Injeção
a
de
pequenos
ácido
vazamentos
bórico
e
no
água
vida útil do Sistema de Controle Químico e
desmineralizada
Volumétrico pode ser considerada de 40 anos.
Refrigeração conforme a necessidade para
no
Sistema
de
o controle químico da reatividade e
I. FUNÇÕES DO SISTEMA
transferência do refrigerante substituído
A principal função do sistema é o controle do nível
para os tanques de armazenamento;
de
água
do
Pressurizador
em
diferentes
•
Aspersão auxiliar no Pressurizador;
condições de operação da usina. Adicionalmente,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 467 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
Injeção de hidrogênio no refrigerante do
carregamento como na linha de saída. Assim, o
reator;
fluxo de carregamento ou saída são dependentes
Injeção de produtos químicos, hidróxido de
do nível do Pressurizador.
lítio e hidrazina, no refrigerante do reator
•
•
para controlar o pH e escorva de oxigênio
O fluxo normal de carregamento durante operação
durante
normal de potência é da ordem de 200 lpm, sendo
a
partida
da
usina
respectivamente;
que ainda entram no Sistema de Refrigeração do
Selagem das Bombas de Refrigerante do
Reator aproximadamente 20 lpm pela selagem de
Reator;
cada Bomba de Refrigeração do Reator.
Medida em serviço da concentração de
•
•
boro;
Do fluxo total de injeção pelas Bombas de
Monitoração de falhas em elementos
Refrigeração do Reator uma parte extravasa dos
combustíveis;
selos e retorna para o Sistema de Controle
boro
Químico e Volumétrico. Logo, nem todo o fluxo de
através do sistema de regeneração térmica
selagem entra no Sistema de Refrigeração do
de boro.
Reator.
Variações
da
concentração
de
Cada projeto tem suas diferenças e pode-se
A linha de saída normal é conectada numa perna
encontrar usinas que não possuem todas estas
intermediária. O fluxo de saída passa pelo
funções ou que tenham outras não relacionadas
Trocador de Calor Regenerativo, transferindo
acima.
calor para a água de carregamento, usando o
princípio
II. DESCRIÇÃO DO SISTEMA
do
contrafluxo.
Neste
ponto,
a
temperatura da água de saída é reduzida de 290
o
Durante operação a potência o Sistema de
Refrigeração do Reator é mantido sob contínuo
suprimento e retirada de água via linhas de
carregamento e da selagem das Bombas de
Refrigeração do Reator e da linha de saída
respectivamente.
C para cerca de 140 oC a plena potência. A
seguir o fluxo de saída passa por orifícios ou
válvulas redutoras de pressão que promovem uma
redução da pressão da ordem de 120 Kgf/cm2.
Após esta redução de pressão há um trecho de
linha com a finalidade de promover um retardo no
deslocamento
O fluxo de carregamento normalmente é enviado
para a perna fria do Sistema de Refrigeração do
Reator, com opções de envio para mais de um
circuito.
fluido,
para
permitir
o
decaimento do Nitrogênio 16, que é um emissor
gama de alta energia, reduzindo assim as taxas
de dose produzidas pelo refrigerante do reator, do
lado
de
transitando
O controle do nível do Pressurizador é feito numa
do
fora
do
pelas
envoltório
tubulações
de
nos
contenção,
edifícios
auxiliares da planta.
válvula que poderá estar tanto na linha de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 468 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Nos edifícios auxiliares, com uma pressão
de nível alto, desviará o fluxo de saída para o
controlada, ocorre a junção com a saída oriunda
sistema de armazenamento.
do Sistema de Remoção de Calor Residual, a qual
é usada durante as partidas e paradas da
Bombas de Carregamento, com alta pressão,
unidade, quando a pressão do Sistema de
succionam do Tanque de Controle Químico e
Refrigeração do Reator está baixa e não é capaz
Volumétrico e descarregam no Sistema de
de gerar fluxo adequado através do sistema
Refrigeração do Reator através da linha de
redutor de pressão (válvulas ou orifícios). Este
carregamento e na selagem das Bombas de
fluxo é importante para permitir a purificação
Refrigeração do Reator. A linha de carregamento
adequada do Sistema de Refrigeração do Reator.
que vai para o Sistema de Refrigeração do Reator
passa pelo Trocador de Calor Regenerativo cuja
Após a junção com o Sistema de Remoção de
finalidade básica é aquecer esta água para evitar
Calor Residual o fluxo de saída, passa por um
choque térmico. Este fluxo normalmente é
segundo estágio de resfriamento, agora resfriado
direcionado para a perna fria de um dos circuitos
pelo Sistema de Refrigeração dos Componentes,
do Sistema de Refrigeração do Reator, com a
onde
alternativa de ser enviado para mais de um
a
temperatura
é
reduzida
para
aproximadamente 45oC. Estando agora numa
circuito.
temperatura e pressão compatíveis com os
sistemas auxiliares, através de alinhamentos
Normalmente,
na
sucção
das
Bombas
de
específicos, esta água poderá ser tratada em
Carregamento estão conectados os Sistemas de
desmineralizadores mistos e/ou aniônicos, filtrada,
Injeção de Ácido Bórico, de Água Desmineralizada
desgaseificada, armazenada ou ser direcionada
e de Injeção de Produtos Químicos, sistemas
diretamente para o Tanque de Controle Químico e
estes que em conjunto com o Sistema de Controle
Volumétrico.
Químico e Volumétrico tem a função de variar a
concentração de ácido bórico e fazer o controle do
O Tanque de Controle Químico e Volumétrico
pH
e
O2
respectivamente
alimenta a sucção das bombas de carregamento
Refrigeração do Reator.
do
Sistema
de
que por sua vez suprem o carregamento para o
Sistema de Refrigeração do Reator e a injeção de
III. DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
selagem. Este tanque possui um bocal de spray,
de modo a aumentar a área de contato entre a
III.1. TUBULAÇÕES
água e a camada de hidrogênio que mantém o
Todas as tubulações do Sistema de Controle
mesmo pressurizado. Em condições normais de
Químico e Volumétrico e os sistemas auxiliares
operação ele recebe todo o fluxo de saída. O
conectados a ele são feitas em aço austenítico e
controle de nível deste tanque atua normalmente
soldadas.
numa válvula a montante do mesmo que no caso
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 469 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III.2. VÁLVULAS
compartimento da bomba uma vez que ela
Todas as válvulas conectadas ao Sistema de
trabalha com fluido radioativo.
Tubulações do Sistema de Refrigeração do Reator
são projetadas conforme requisitos da categoria 1.
III.4. TANQUES
As válvulas do Sistema de Controle Químico e
O tanque de Controle Químico e volumétrico tem
Volumétrico que operam sob alta pressão são
as funções de fornecer pressão de retaguarda no
projetadas conforme requisitos da categoria 2.
extravasamento dos selos das Bombas de
Todas as válvulas são em aço austenítico e
Refrigeração
quando de alta pressão são soldadas as
adequada
tubulações. Existem além das estações redutoras
carregamento para a sua correta operação,
de alta e baixa pressão, válvulas de três vias,
permitir o controle da concentração de O2,
válvulas estranguladoras, válvulas de segurança e
fornecer caminho de complementação, fornecer
válvulas direcionadoras (check valve). Todas
caminho de remoção de gases e receber parte do
estas válvulas em função de sua categoria são
surto devido a expansão volumétrica do Sistema
especiais e dificilmente encontradas em prateleira,
de Refrigeração do Reator.
do
na
Reator,
sucção
fornecer
das
pressão
bombas
de
sendo necessário encomendas específicas.
Durante
operação
normal,
uma
pressão
III.3. BOMBAS DE CARREGAMENTO
manométrica de aproximadamente 1,0 Kgf/cm 2 de
As Bombas de Carregamento de alta pressão
Hidrogênio,
podem ser centrífugas de vários estágios ou de
tanque.
é
mantida
automaticamente
no
deslocamento positivo. São bombas que por
trabalharem com o refrigerante do primário,
III.5. DESMINERALIZADORES
radioativo, deve ser garantido que não ocorra
Os desmineralizadores de leito misto retêm
nenhum vazamento. Logo terão que ter um
partículas e íons provenientes de produtos de
sistema de selagem para cumprir esta função.
fissão e produtos de corrosão, excetuando os íons
Como estas bombas injetam água no Sistema de
de
Refrigeração do Reator que está em condições
proporcionarem um
fator de descontaminação
normais de operação em 157 kgf/cm , sua
maior
(FD
pressão de descarga deve ser da ordem de 200
entrada/atividade na saída) para a maioria dos
Kgf/cm2 para compensar as perdas na linha de
produtos de fissão. Os Desmineralizadores de
carregamento.
bombas
Leito Catiônico tem a função de reter partículas de
especiais que requerem sistemas auxiliares de
Lítio e Césio. É usado de forma intermitente,
suprimento e resfriamento do óleo dos mancais,
determinado pela Química, de modo a controlar a
suprimento de água para selagem e resfriamento
concentração de Li7 no refrigerante do reator,
do selo, sistema de resfriamento do motor,
auxiliando no controle do pH. A resina tem ainda a
sistema de drenagem e ventilação especiais do
capacidade de manter a concentração de Césio
2
Normalmente
são
lítio
e
que
césio.
10,
São
projetados
=
Atividade
para
na
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 470 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
no refrigerante abaixo de 1,0µCi/cm3, com até 1%
parâmetros tais como: vazão, nível, pressão,
de falhas em elementos combustíveis.
temperatura, posição de válvulas, concentrações
(boro, hidrogênio etc.). Toda a instrumentação que
O leito catiônico foi dimensionado em função da
é usada para medição ou controle de sistemas
produção de Li7 e também deve ter 10 como fator
relacionados com a segurança da usina é
mínimo de descontaminação.
qualificada
tanto
do
ponto
de
vista
de
confiabilidade quanto do ponto de vista ambiental.
III.6. FILTROS
Os filtros tem a finalidade de remover resíduos de
Os principais controles de malha fechada do
resinas e particulados que venham no fluxo de
Sistema de Controle Químico e Volumétrico são:
saída,
pelos
controle de temperatura da linha de saída,
desmineralizadores dos sistemas auxiliares. Eles
controle de nível de água do Pressurizador,
tem a capacidade de remover 98% de partículas
controle de nível de água do Tanque de Controle
acima de 0,45 micros de tamanho, ou maiores,
Químico e Volumétrico. Vários controles parciais e
com o objetivo de reduzir a atividade do Sistema
intertravamentos relacionados com os sistemas de
de Refrigeração do Reator. Nas linhas de selagem
proteção e segurança da planta são aplicados em
das Bombas de Refrigeração do Reator ainda por
válvulas e bombas do Sistema de Controle
motivos de proteção dos selos também são
Químico e Volumétrico.
normalmente
após
passar
instalados filtros.
V. OPERAÇÃO
III.7. TROCADORES DE CALOR
Os Trocadores de Calor Regenerativos ou
V.1. OPERAÇÃO DE PARTIDA
recuperativos são de tubos em U e empregam o
Na fase de partida com o Sistema de Refrigeração
princípio do contrafluxo. Os outros trocadores de
do
calor
e
Pressurizador cheio o Sistema de Controle
Volumétrico são do tipo em tubo reto. Em ambos
Químico e Volumétrico requer modos especiais de
os trocadores de calor toda a parte que está em
operação. Nesta situação é utilizado o caminho de
contato direto com o Sistema de Refrigeração do
fluxo que vem do Sistema de Remoção de Calor
Reator é feito em aço austenítico. A fonte fria de
Residual e o controle de pressão é feito através
todos os trocadores de calor que tem de um lado
de uma estação redutora de baixa pressão,
o refrigerante do reator, que não o regenerativo, é
porque as estações redutoras de alta pressão,
o Sistema de Refrigeração dos Componentes.
situadas na linha de saída, estão fora de serviço.
IV. INSTRUMENTAÇÃO
Com
Consideraremos como instrumentação a parte de
aquecedores e eleva-se a temperatura nele até
medição e de controle. A medição pode ser local
120 oC. Com esta temperatura o nível pode ser
ou na Sala de Controle da Usina. São medidos os
reduzido para o de controle e haverá então a
do
Sistema
de
Controle
Químico
Reator
o
com
baixa
Pressurizador
pressão
cheio,
e
com
ligam-se
o
os
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 471 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
formação de vapor dentro do Pressurizador.
são utilizados para ajustar a concentração de boro
Elevando então a pressão do Sistema de
no refrigerante do reator de acordo com a queima
2
Refrigeração do Reator até 31 kgf/cm , pode-se
e com o envenenamento por xenônio.
partir as Bombas de Refrigeração do Reator e
colocar em serviço a estação de controle de alta
V.3. OPERAÇÃO DE PARADA
pressão na linha de saída. Nesta situação o
Primeiramente, o Sistema de Refrigeração do
Sistema de Calor Residual poderá então ser
Reator deverá ser borado pelo Sistema de
isolado e o controle de pressão do Sistema de
Controle Químico e Volumétrico, onde o fluxo de
Refrigeração do Reator passará a ser feito pelo
saída é todo desviado para o sistema de
Pressurizador. O aquecimento do Sistema de
armazenamento e as Bombas de Carregamento
Refrigeração do Reator nesta condição é feito
passam a succionar praticamente dos Tanques de
pela
Ácido Bórico.
energia
liberada
pelas
Bombas
de
Refrigeração do Reator.
A
contração
volumétrica
resultante
do
Na fase de aquecimento há uma considerável
resfriamento de acordo com o diagrama de
expansão de volume do Sistema de Refrigeração
resfriamento é tão grande que o fluxo de saída cai
do Reator, quando então o fluxo de saída fica
para
muito maior do que o de entrada, para manter o
normalmente
nível no Pressurizador.
Carregamento operando em paralelo.
Para a partida do Reator, o Sistema de
A operação é inversa da condição de partida.
praticamente
zero.
tem-se
Nesta
duas
condição
Bom bas
de
Refrigeração do Reator deverá ser diluido para a
condição de criticalidade. Nesta condição o
VI. MANUTENÇÃO PREDITIVA
Sistema de Controle Químico e Volumétrico
Toda
direciona todo o fluxo de saída para o sistema de
Especificações Técnicas do Relatório Final de
armazenamento enquanto que as Bombas de
Análise de Segurança - RFAS, possui um
Carregamento passam praticamente a succionar
Programa de Testes Periódicos em Serviço. Este
água
programa prevê testes periódicos em todos os
pura
dos
Tanques
de
Água
Desmineralizada, diluindo assim o primário.
planta
nuclear
por
exigência
das
sistemas e equipamentos relacionados com a
segurança da planta e naqueles como o Sistema
V.2. OPERAÇÃO EM POTÊNCIA
de Controle Químico e Volumétrico que são
Durante operação estabilizada em potência, o
importantes para a operação e confiabilidade da
refrigerante é extraído continuamente do Sistema
unidade.
de Refrigeração do Reator para purificação e se
necessário para desgaseificação. Além disto, o
Além do Programa de Inspeção e Testes
Sistema de Controle Químico e Volumétrico e de
Periódicos,
Injeção de Ácido Bórico e Água Desmineralizada
exemplo para monitoração de trocadores de calor,
há
programas
específicos,
por
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 472 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
onde são feitos testes não destrutíveis para
especiais como as bombas de carregamento e os
predizer as condições dos tubos e paredes dos
trocadores de calor, este sistema tem uma vida
mesmos, da mesma maneira que há um programa
útil
de controle de vibrações em bombas e análise de
normalmente tem uma vida útil menor e há um
óleos de equipamentos.
programa para substituição.
VII. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Os desmineralizadores tem uma vida útil de não
Os problemas mais comuns estão relacionados
mais do que um ano. Os filtros tem uma vida útil
com os controles e o obsoletismo dos sistemas de
entre 3 meses a 6 meses.
de
40
anos.
Válvulas
controladoras
instrumentação. Em função deste envelhecimento
e a conseqüente dificuldade de encontrar em
REFERÊNCIAS
prateleiras,
peças
CFOL - Curso de Formação de Operador
qualificadas de reposição, leva a operar sistemas
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
em manual, aumentando assim as probabilidades
– Eletronuclear SA
para
pronta
entrega,
de riscos operacionais.
As manutenções corretivas mais comuns são as
trocas de filtros que requerem cuidado especial na
operação em função dos níveis de atividade dos
mesmos, problemas de vazamentos nas selagens
das Bombas de Carregamento e troca de gaxetas
em válvulas.
Devido ao sistema primário possuir boro, mesmo
os mínimos vazam entos, são logo detectados em
função da cristalização do boro nas superfícies.
Para vazamentos maiores além das mudanças
nas condições operacionais dos sistemas eles são
facilmente detectados ou pelos sistemas de
detecção de vazamentos ou pelos sistemas de
monitoração de áreas.
VIII. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil do Sistema de Controle Químico e
Volumétrico é função da vida útil dos diversos
equipamentos deste sistema. Com base nas
especificações técnicas dos equipamentos mais
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 473 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Dados Meteorológicos e Hidrológicos
RESUMO
conhecendo a origem da água e o funcionamento
Estações de dados meteorológicos e hidrológicos
dos fenômenos naturais, as civilizações antigas
são instalações com equipamentos destinados a
exploraram os recursos hídricos através de
medir, armazenar e transmitir dados relacionados
projetos
às condições atmosféricas e ao ciclo hidrológico.
Mesopotâmia,
De forma geral, são medidos a temperatura
abastecimento de água e irrigação e controle de
ambiente, umidade do ar, direção e velocidade
inundação pelos chineses [1].
de
irrigação,
como
arquedutos
no
Egito
romanos
e
para
dos ventos, taxa de evaporação, altura de
precipitação, nível e vazão de cursos d’água. Para
No século XVII, Pierre Perrault analisou os
cada grandeza medida, existem diversos tipos de
componentes da relação entre precipitação,
equipamentos
normalmente,
evaporação e capilaridade da bacia do rio Sena e
classificam-se em relação às etapas da aquisição:
comparou estas grandezas com medições de
medida, armazenamento, transmissão do sinal e
vazão realizadas por Edmé Mariotte. Nos Estados
transmissão do registro. A manutenção dos
Unidos, a coleta sistemática de medidas de
equipamentos é relativamente simples e realizada
precipitação iniciou-se em 1819, enquanto que a
de forma preventiva e corretiva. Na atualidade,
de vazões teve inicio em 1888. No Brasil, os
observa-se um grande desenvolvimento nas
postos mais antigos de precipitação são do final
tecnologias
e
do século XIX, enquanto que a coleta de dados de
transmissão de dados em longas distâncias,
níveis e vazões iniciaram-se no começo do século
implicando no aumento da confiabilidade dos
XX [1].
utilizados,
de
que,
aquisição
automática
dados aquisitados e na redução do custo dos
equipamentos. Com isso, pode-se estimar que a
I.2. REDES HIDROMETEOROLÓGICAS
vida útil econômica a ser considerada para um
A água constitui um patrimônio da humanidade,
sistema de dados meteorológico e hidrológico é
devendo ser protegida e seu uso ser bem
de 10 anos.
gerenciado.
Para
isso,
é
necessário
o
conhecimento dos recursos hídricos, não somente
I. INTRODUÇÃO
a um dado instante, mas ao longo do tempo e com
o maior período de observação possível. As
I.1. HISTÓRICO
instituições que participam do gerenciamento dos
O homem, desde sua origem, convive com as
recursos hídricos possuem e monitoram um
condições naturais do planeta, tanto para seu uso
determinado número de postos de observação,
como para sua sobrevivência. Mesmo não
que
se
constituem
em
uma
rede
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 474 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
hidrometeorológica. De acordo com os objetivos
11.578 postos pluviométricos e 6.354 estações
dos dados a serem levantados, as estações
fluviométricas [1].
podem ser classificadas em:
I.3. NORMAS
a) Postos de hidrometria geral, que permitem
A maioria dos paises e entidades estatais e
ter um conhecimento contínuo dos cursos
autarquias,
de água em todas as condições de
hidrometeorológicas, possui serviços próprios,
descarga;
estabelecendo e operando redes onde são feitas
b) Postos de alerta e de gestão, instalados
necessitam
de
medidas
medições periódicas e seguindo padrões e
processos
para um objetivo específico;
que
internacionalmente
regulamentados
c) Postos temporários, instalados para um
pela Organização Meteorológica Mundial (OMM),
estudo especial e uma duração limitada.
filiada à Organização das Nações Unidas (ONU).
Dessa forma, os dados de uma estação podem
A densidade, distribuição, tipo de equipamentos e
ser aferidos e comparados com os de outras,
grandezas observadas dependem de parâmetros,
verificando-se a consistência dos fatores medidos
dentre os quais pode-se destacar:
e permitindo-se fazer previsões [2].
•
Função do órgão operador, seja como
coordenador,
•
•
agricultura,
energia,
II. CARACTERÍSTICAS
pesquisa, instituição de desenvolvimento
De maneira geral, numa estação meteorológica
regional, dentre outras;
são medidos dados de temperaturas máxima e
Particularidades locais, tais como clima,
mínima, pressão atmosférica, umidade relativa do
relevo, poluição, etc.;
ar, direção e velocidade dos ventos, evaporação e
Verbas e pessoal disponível.
precipitação.
Nas
estações
fluviométricas,
realizam-se leituras diárias do nível da água no
No Brasil a Agência Nacional de Energia Elétrica –
curso do rio e medições de vazão, normalmente
ANEEL
em intervalos de tempo de um a três meses.
é
centralização
a
instituição
dos
dados
encarregada
da
hidrometeorológicos
brasileiros. A ANEEL opera diretamente ou
II.1. MEDIDA DA TEMPERATURA
indiretamente.
postos
A maioria dos postos meteorológicos possui
pluviométricos e hidrométricos, e outra grande
apenas um termômetro de máxima e mínima.
parte
outros
Esses aparelhos costumam ser instalados a 1,5
particulares
ou 2,0 m acima do solo, sob um abrigo de madeira
diferentes, sendo que a ANEEL coordena as
provido de persianas que permitem a livre
operações de gerenciamento e de difusão de toda
circulação do ar, impedem a incidência da
a informação. A agência edita ainda os inventários
radiação solar direta e a reverberação do solo e
de postos de todo o país, unificando a codificação
dos objetos circunvizinhos [2].
é
Uma
de
estabelecimentos
parte
dos
competência
públicos
ou
de
dos mesmos. Em 1987, foram contabilizadas
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 475 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O tipo mais comum de termômetro consiste de um
A velocidade e direção do vento podem ser
tubo de vidro com uma escala graduada e
medidas
parcialmente preenchido de líquido. Tipicamente,
denominado anemômetro, que consiste de três ou
os líquidos mais utilizados são o mercúrio, para
quatro conchas abertas montadas em um eixo
temperaturas entre –300C e 300 ºC, e o álcool,
vertical. Colocado em exposição ao vento, a
aplicável para temperaturas entre –950C e 78,5
rotação do arranjo de conchas é calibrada para
ºC. Quando a temperatura do ar cresce, o líquido
que seja fornecida a velocidade do vento na
se expande ao longo do interior do tubo de vidro.
unidade desejada. O valor da velocidade pode ser
Quando o ar e, por conseqüência, o vidro se
registrado
esfriam o líquido se retrai ao longo do tubo. A
ligadas a um papel enrolado em tambor giratório,
temperatura é proporcional ao nível do líquido no
diretamente
tubo de vidro e determinada pela escala gráfica
magnéticas [3].
externa.
Portanto,
praticamente
não
simultaneamente
continuamente
em
pelo
através
computador
ou
aparelho
de
penas
em
fitas
existe
desgaste do aparelho, uma vez que o tubo de
II.4. MEDIDA DA EVAPORAÇÃO
vidro é solicitado para as temperaturas ambientes,
O equipamento mais utilizado para a medida da
que estão bem abaixo da faixa de trabalho do
evaporação é o tanque evaporimétrico, que
aparelho.
constitui-se
de
um
tanque
cilíndrico
com
aproximadamente 1,2 m de diâmetro e 0,25 m de
altura. O tanque deve ser feito de um material
II.2. MEDIDA DA UMIDADE RELATIVA DO AR
Em
geral,
numa
estação
meteorológica,
a
resistente à oxidação e corrosão causadas pelo
umidade relativa do ar é medida várias vezes por
contato prolongado e direto com a água e
dia, e a determinação da mesma se faz utilizando-
condições climáticas. Para isso, deve-se utilizar
se o termômetro de bulbo úmido, ou psic rômetro,
aço galvanizado ou aço inoxidável. O tanque é
que consiste num termômetro comum de mercúrio
aberto em sua face superior e fechado em sua
que tem seu bulbo coberto com tecido de
extremidade inferior. Internamente, o tanque deve
musselina acoplado a um material absorvente que
possuir duas marcas de referência pintadas a 5 e
é imerso em água pura. A água contida no
7,5 cm da face superior aberta do tanque [4].
material absorvente alcança a musselina e, ao se
evaporar,
faz
com
que
a
temperatura
no
Para facilitar as medidas é instalado um poço
termômetro de bulbo úmido seja mais baixa que
tranqüilizador, de forma cilíndrica, fixado dentro do
no termômetro de bulbo seco. Com o auxilio de
tanque por meio de parafusos. Possui em sua
tabelas práticas, a diferença de temperatura entre
base um furo com a função de permitir a
os dois termômetros é traduzida em umidade
comunicação da água do tanque com o poço
relativa, em conteúdo de vapor de água ou em
tranqüilizador, além de evitar as oscilações da
ponto de orvalho [2].
água retardando seu refluxo no poço e facilitando,
assim, a leitura do micrômetro de gancho [4].
II.3. MEDIDA DA VELOCIDADE DO VENTO
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 476 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
O micrômetro de gancho constitui-se de um
Uma
proveta
de
vidro,
devidamente
parafuso que contém na sua extremidade inferior
graduada, para medir diretamente a chuva
um gancho e desloca-se verticalmente dentro de
recolhida.
uma luva que possui três braços divergentes. Os
periodicamente a água recolhida.
Nessa
proveta,
é
vertida
braços permitem que o micrômetro se sobre a
borda do poço tranqüilizador. Na extremidade
Os
superior da luva, encontra-se um disco graduado,
variedade
destinado a medir o deslocamento do parafuso
diferentes para medir e gravar continuamente as
através de seu giro. O total de água evaporada é
precipitações. Pode-se classificá-los segundo as
obtida lendo-se no próprio parafuso, o qual é
quatro etapas de aquisição: medição, transmissão
graduado em escala milimétrica [4].
do sinal, gravação e transmissão do registro [1].
pluviógrafos
•
de
existem
aparelhos,
em
uma
usando
grande
princípios
Medição – as principais técnicas utilizadas
II.5. MEDIDA DA PRECIPITAÇÃO
são: as cubas basculantes, reservatório
Os aparelhos utilizados para a medida da
equipado com bóia, sifão e pesagem de
precipitação
um reservatório suspenso;
classificam -se
em
dois
tipos
principais: os pluviômetros, que recolhem a água
•
Transmissão do sinal – as formas
de
precipitada e a armazenam convenientemente
transmissão do sinal podem ser: mecânica
para
os
(com pena colocada na ponta de uma
pluviógrafos, que registram continuamente a
alavanca ligada ao movimento do sensor
quantidade de chuva que recolhem [2].
de medição), elétrica ou eletrônica;
posterior
medição
volumétrica,
e
•
Gravação – as formas de gravação da
Um pluviômetro normalmente empregado no
informação podem ser: escrita em suporte
Brasil compreende:
de papel, memorizada em um suporte
•
Um reservatório cilíndrico de 256,5 mm de
eletrônico ou magnético ou transmitida em
diâmetro e 40 cm de comprimento,
tempo real;
terminado por parte cônica munida de uma
•
•
Transmissão do registro – os dados
torneira para retirada de água;
registrados são transmitidos de forma:
Um receptador cilíndrico-cônico, em forma
manual, a cabo (telefone, Internet) e sem
de funil, com borda perfeitamente circular,
cabo (rádio terrestre, satélite).
em aresta viva com 252,4 mm de diâmetro,
sobrepondo-se ao reservatório e que
Quanto ao processo de medição, existem três
determina
tipos mais comuns de pluviógrafos [2]:
a
área
de
exposição
do
aparelho. É a parte mais delicada do
aparelho
e
deve
ser
construída
•
Pluviógrafo de flutuador: A variação do
e
nível de água armazenada é registrada em
conservada cuidadosamente. Ele impede
um recipiente apropriado por meio de um
ainda a evaporação da água acumulada no
flutuador,
reservatório;
diretamente à pena de inscrição no
ligado
por
uma
haste
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 477 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
tambor. O recipiente de medida é ligado a
que o elemento inferior fique na água, mesmo em
um recipiente armazenador por sifão que
estiagem excepcional. O observador faz leituras
esvazia
de cotas com uma rotina definida pelo órgão
automaticamente
quando
é
atingido um determinado nível;
operador da estação, pelo menos uma vez por
Pluviógrafo de balança: O peso da água
dia. A precisão dessas observações é, de maneira
recolhida
geral, o centímetro e, excepcionalmente, o
no
recipiente
é
registrado
automaticamente por meio de uma balança
milímetro [1].
apropriada. Esse aparelho possui também
•
um sistema de sifão análogo ao existente
Assim como na precipitação, pode-se realizar um
no pluviógrafo flutuador;
registro contínuo do nível d’água através de um
aparelho
aparelho automático denominado linígrafo, que
possui dois recipientes conjugados de tal
também pode ser classificado segundo as etapas
forma que quando um é preenchido,
de aquisição [1]:
Pluviógrafo
basculante:
Este
bascula e se esvazia, o outro é colocado
•
Medição – as principais técnicas utilizadas
em posição para receber a água oriunda
são: bóia flutuante, sensor à pressão de
do receptador. O esvaziamento é feito em
gás, sensor eletrônico por deformação de
um reservatório que acumula o volume
membrana ou variação de temperatura;
total de precipitação e permite controle dos
•
Transmissão do sinal - pode ser realizada
resultados. O registro é feito por um
por dispositivos: mecânicos, com sistema
mecanismo que desloca a pena de um
de redução da amplitude do sinal, e
certo valor, correspondente ao volume de
eletrônicos;
água recolhido para cada basculamento do
•
sistema.
Gravação – O sinal pode ser gravado em:
suporte de papel enrolado em tambor,
memorizada em suporte eletrônico ou
De modo geral, os pluviógrafos do tipo flutuador
magnético (memória residente, cartuchos,
são os mais utilizados no Brasil, os aparelhos do
disquetes móveis ou fitas magnéticas) e
tipo balança são bastante utilizados nos Estados
transmitida em tempo real;
Unidos, e os basculantes na França.
•
Transmissão do registro -
os dados
registrados são transmitidos de forma:
II.6. MEDIDA DA NÍVEL DA ÁGUA
manual, a cabo (telefone, Internet) e sem
A maneira mais simples para medir o nível (cota)
cabo (rádio terrestre, satélite).
de um curso de água é colocar uma régua na
água e observar com regularidade o nível. As
Pode-se destacar que, basicamente, existem
réguas, ou linímetros, são geralmente constituídas
somente dois sistemas fundamentais de linígrafos:
de elementos verticais de 1 metro, graduados em
os baseados no registro do movimento de um
centímetros. Constituem-se de placas de metal
flutuador e os baseados no registro da variação de
inoxidável ou de madeira, colocadas de maneira
pressão da água [2].
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 478 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Os linígrafos de flutuador são de funcionamento
simples instalação, permitindo a colocação do
simples,
instalação
registrador longe do ponto de tomada de pressão.
complicada por exigir que se coloque o aparelho
São particularmente indicados para locais de
diretamente em cima do nível d’água a ser
margens muito abruptas e profundas, e com
medido. O flutuador é ligado a um cabo de aço
grandes variações do nível d’água.
porém
exigem
uma
que transmite seu movimento a um eixo que faz
deslocar um estilete munido de pena, registrando,
II.7. MEDIDA DA VAZÃO
assim, num gráfico de papel, a variação da cota
A medição da vazão em um curso d’água é
fluviométrica. Este gráfico fica enrolado a um
determinada de forma indireta por diversas
tambor ou bobina, que possui um mecanismo de
metodologias, sendo a medida das velocidades do
relógio
fluxo da água a mais utilizada.
permitindo
avançar
com
movimento
constante em direção perpendicular a da pena. O
poço
Dentre os aparelhos utilizados para medida da
piezométrico ou sobre uma ponte, sendo o
velocidade do fluxo d’água, o molinete é o mais
primeiro ligado ao curso d’água por um tubo de
utilizado. Neste aparelho, a velocidade da corrente
admissão.
líquida é determinada pela medida da rotação de
linígrafo
pode
ser
instalado
em
um
uma hélice ou conjunto de conchas móveis. Os
Os linígrafos de pressão mais comuns constam de
mais comuns contam com um circuito elétrico que
um sensor de pressão, colocado no interior de
envia ao operador sinais correspondentes a um
uma campânula perfurada, mantida no fundo da
determinado número de rotações. Medindo-se o
água. O sensor é ligado diretamente ao dispositivo
tempo com um cronômetro, obtém-se a rotação da
registrador por meio de um tubo plástico ou de
hélice que, através de uma equação previamente
cobre.
determinada, permite obter a velocidade da água
no ponto em que o instrumento é imerso.
Outro tipo de linígrafo de pressão é o de bolhas,
que registra a pressão reinante no interior de uma
Os problemas construtivos mais importantes
tubulação cuja extremidade encontra-se imersa no
desses aparelhos estão relacionados ao atrito do
leito do rio. A pressão no aparelho é mantida igual
eixo nos mancais, aos contatos elétricos, à
à pressão da água na tomada, pela saída
vedação, ao equilíbrio da hélice, dentre outras.
contínua de pequenas bolhas de ar fornecidas por
uma garrafa de ar comprimido. Os linígrafos de
Quanto a sustentação dos aparelhos dentro
bolhas são indicados para rios com grande
d’água, pode-se distinguir os aparelhos suspensos
descarga
maior
por cabos e os sustentados por hastes verticais
tipo
apoiadas no fundo ou moveis. Os molinetes
pressão, mas exigem um consumo de ar
suspensos em cabos devem ser lastreados com
comprimido que pode causar dificuldades no caso
contrapesos, colocados na parte inferior ou
de instalações de difícil acesso. São ainda de
fazendo corpo com o aparelho, e devem ser
dificuldade
sólida.
dos
Eles
contornam
aparelhos
normais
a
do
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 479 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
munidos de lemes para a orientação conveniente
Alguns equipamentos não possuem componentes
na direção da corrente. O cabo é desenrolado por
móveis
meio de guinchos especiais, muitas vezes,
termômetros, pluviômetros, réguas linimétricas,
incorporado a um sistema de medida [2].
sensores e tanques de evaporação, devendo-se
que
sofram
desgaste,
tais
como
proceder em inspeções de rotina, observando o
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
estado de conservação, realizar a limpeza, efetuar
A manutenção preditiva é uma atividade de
pequenos
inspeção baseada no acompanhamento através
ambiente, substituir componentes danificados ou
de
um
perdidos (como sensores e réguas), proteger
equipamento, sem colocá-lo fora de operação e
contra a ação de animais, insetos ou mesmo
com o objetivo de se predizer e/ou estimar o
pessoas estranhas.
testes
e
medidas,
realizados
em
reparos
devido
à
exposição
ao
melhor momento para se intervir com uma
No
manutenção preventiva não-sistemática.
caso
de
equipamentos
com
registro
automático, como linígrafos e pluviógrafos, deveColocada dessa forma, a manutenção preditiva é
se
uma
justifica
registradores, contatos elétricos e sistemas de
normalmente em equipamentos de operação
transmissão e substituição de gráficos de papel ou
contínua ao longo tempo, que executam trabalhos
cartuchos de registro. No caso de falhas
de alta responsabilidade, e a ocorrência de uma
normalmente os mesmos são retirados para
falha implica em correção demorada e/ou com
reparo em oficina apropriada, caso haja um outro
grandes perdas financeiras.
equipamento para substituição imediato, isto é
técnica
cuja
aplicação
se
verificar
o
estado
dos
componentes
feito, senão o posto permanece por um período de
Portanto,
os
equipamentos
de
sistemas
tempo sem registros.
meteorológicos e hidrológicos não são indicados
para a aplicação da manutenção preditiva, pois se
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
caracterizam
De acordo com o explanado nos itens anteriores,
como
equipamentos
de
instrumentação e medida, sendo que, mesmo os
os
que operam continuamente no tempo não se
meteorológicos e hidrológicos não são solicitados
caracterizam
alta
em condições extremas de desgaste, podendo-se
responsabilidade e seus custos, relativamente
afirmar que suas vidas úteis são dependentes da
baixos, não justificam a aplicação das técnicas
correta utilização dos mesmos e de uma
utilizadas pela manutenção preditiva.
manutenção preventiva adequada. As diversas
como
equipamentos
de
equipamentos
de
sistemas
de
dados
empresas concessionárias de energia elétrica
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
admitem valores de vida útil que variam entre 5 e
O procedimento de manutenção empregado para
25 anos.
equipamentos de estações hidrometeorológicas é
a preventiva e corretiva.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 480 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Nas duas últimas décadas se observou um grande
[3] Moran, J.M.; Morgan, M.D. Meteorology – The
desenvolvimento nas tecnologias de aquisição
Atmosphere and the Science of Weather. Prentice
automática e transmissão de dados em longas
Hall, 5º edition 1994.
distâncias. Por isso, as redes hidrometeorológicas
com fins específicos, como as de empresas do
[4]
setor energético, possuem, em sua maioria,
Estações
estações
1999.
modernas
que
coletam
dados
Mônaco,
M.A.G.
Hidrometria
Hidrometeorológicas.
Básica
FUPAI/EFEI,
continuamente ao longo do tempo, normalmente
na forma digital, e os transmitem de forma
automática. Por outro lado, as redes destinadas
ao conhecimento dos regimes meteorológicos e
hidrológicos do país, ou suas regiões, possuem,
em sua maioria, estações cuja leitura é realizada
de forma manual. Devido às características
diferentes de funcionamento, estas estações
possuem também vida útil diferente, sendo as
primeiras com menor tempo de vida do que os
postos manuais, que sofrem menor desgaste ao
longo do tempo.
Com essas considerações e juntamente com o
rápido desenvolvimento que se observa nos
sistemas de aquisição e transmissão automático
de dados, com uma conseqüente redução de seus
custos, pode-se estimar uma vida útil econômica
de
10
anos
para
um
sistema
de
–
dados
meteorológicos e hidrológicos.
REFERÊNCIAS
[1] Tucci, C.E.M. Hidrologia – Ciência e Aplicação.
Editora da Universidade UFRGS, 2º edição 1997.
[2] Garcez, L.N.; Alvarez, G.a. Hidrologia. Editora
Edgard Blucher, 2º edição 1988.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 481 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Exaustão, Ventilação e Ar Condicionado
RESUMO
manutenções preventivas. A manutenção corretiva
A ventilação consiste no deslocamento de ar
possui um grau de complexidade proporcional ao
tendo
o
tipo de falha. Considerando as características dos
fornecimento de ar a um ambiente fazendo assim
sistemas em questão e levando em conta a
a renovação do ar no mesmo. Essa renovação
recomendação de fabricantes, o tempo de vida útil
tem a função de obter um ar com um grau de
pode ser estimado em 15 anos.
como
finalidade
a
retirada
ou
pureza e velocidade de escoamento compatível
com as exigências fisiológicas para a saúde e o
I. INTRODUÇÃO
bem estar do homem. O sistema de exaustão é
Os sistemas de ventilação podem ser divididos em
uma subdivisão da ventilação, e visa, através de
sistema de ventilação geral e sistema de
um sistema exaustor, remover o ar de locais onde
ventilação local exaustora, aqui denominado de
existem
de
sistema de exaustão. A ventilação geral pode ser
substâncias nocivas a saúde, para a atmosfera. O
natural, quando não são empregados recursos
ar condicionado visa o controle simultâneo, num
mecânicos para provocar o deslocamento de ar,
ambiente
umidade,
ou geral diluidora, quando são empregados
temperatura, e movimentação do ar. Entre os
recursos mecânicos, tais como ventiladores, para
equipamentos envolvidos, considerando os três
a ventilação do recinto. A ventilação geral pode
sistemas,
fontes
poluidoras
delimitado,
estão,
da
produtoras
pureza,
compressores,
ventiladores,
ser realizada por meio de insuflação, exaustão ou
condensadores,
evaporadores,
torres
insuflação e exaustão combinados, constituindo o
resfriamento,
termostatos,
pressostatos
dispositivos
de
expansão,
rede
de
de
chamado sistema misto.
dutos,
tubulações, etc. A manutenção preditiva nos
O sistema de ventilação local exaustora ou
sistemas
sistema
de
exaustão
ventilação
e
ar
de
exaustão
realiza-se
com
um
condicionado é praticamente inexistente, sendo
equipamento captor de ar junto a fonte poluidora,
normalmente
manutenções
de modo a remover o ar do local para a atmosfera,
preventivas e corretivas. A portaria 3523 de 28 de
por um sistema exaustor, ou tratá-lo devidamente,
agosto de 1998 do Ministério da Saúde e a NBR
a fim de evitar-se poluição ambiental.
13.971
-
realizadas
Sistemas
Condicionamento
de
as
de
-
Entre as aplicações dos sistemas de exaustão e
Manutenção Programada, podem ser usadas
ventilação estão, a renovação do ar em ambientes
como
fechados, retirada e tratamento de poluentes
referências
Ar
no
e
Refrigeração,
Ventilação
planejamento
de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 482 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
gerados por processos químicos e industriais e
ventilação de equipamentos elétricos e eletrônicos
II. CARACTERÍSTICAS
visando a remoção do calor gerado pelos
mesmos.
II.1. SISTEMA DE VENTILAÇÃO
O sistema de ar condicionado, devido a sua
Os
melhor capacidade em controlar as condições de
promovem o fornecimento ou a retirada de ar de
um
um ambiente delimitado, obtendo assim, um grau
recinto,
encontra
atualmente
inúmeras
sistemas
velocidade
geral
de
diluidora
de
em:
compatíveis com as exigências fisiológicas para a
Processos de manufatura que exigem o
e
ventilação
aplicações, sendo, por exemplo, indispensável
•
pureza
de
escoamento
saúde e o bem estar do homem.
controle da umidade, temperatura e pureza
•
do ar, como fabricação de produtos
Pode-se realizar a ventilação por um dos
farmacêuticos e alimentícios, salas de
seguintes métodos:
desenho de precisão;
•
Admissão e exaustão naturais;
Ambientes de trabalho, visando aumentar
•
Insuflação mecânica e exaustão natural;
o
•
Insuflação natural e exaustão mecânica;
•
Insuflação e exaustão mecânicas.
conforto
do
operário
e
consequentemente a produtividade;
•
•
•
Ambientes onde se exige segurança, onde
se operam produtos inflamáveis ou tóxicos;
A ventilação com admissão e exaustão naturais
Ambientes onde se processam materiais
consiste em proporcionar a entrada e a saída de
higroscópicos;
ar de um ambiente de forma controlada através de
Etapas de produção que exigem controle
aberturas existentes para esse fim.
das
reações
corrosão
•
•
•
•
químicas
de
(cristalização,
metais,
ação
de
Na ventilação por insuflação mecânica e exaustão
microorganismos);
natural um ou mais ventiladores enviam ar exterior
Locais onde é necessário eliminar a
para o interior do recinto. A pressão no recinto se
eletricidade
torna maior que a pressão exterior e o ar insuflado
estática
para
prevenir
incêndios ou explosões;
sai por outras aberturas existentes, produzindo os
Operações de usinagem com tolerância
efeitos desejados. A insuflação mecânica permite
mínima;
um bom controle da incidência de ar e um melhor
Laboratórios
de
controle
e
teste
de
controle da pureza do ar insuflado do que no caso
materiais;
da ventilação natural e ainda impede que o ar
Locais de habitação.
contaminado de outro recinto penetre no recinto
que está sendo ventilado.
Alguns dos principais fabricantes são: ColdexTrane, Carrier, Springer, Sulzer, Philco, Brastemp,
Na ventilação por insuflação natural e exaustão
Trox, York, Century e Tropical.
mecânica um ou mais exaustores (ventiladores
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 483 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
axiais, por exemplo) removem o ar do recinto para
origina. Devido a diferença de pressão entre o ar
o exterior. A pressão no interior baixa devido a
ambiente e o ar existente no captor estabelece-se
exaustão e estabelece-se um fluxo do exterior
uma corrente para o interior do mesmo.
para o interior do recinto. A pressão baixa no
O ventilador tem a função de criar uma diferença
recinto ventilado evita que o ar contaminado
de pressão para que possa ocorrer o fluxo do ar
passe para recintos vizinhos, mas permite que
desde o captor até a atmosfera, passando por
ocorra o contrário.
todos os equipamentos do sistema de exaustão.
No caso de insuflação e exaustão mecânicas, há
A rede de dutos conduz o ar contaminado do
ventiladores que insuflam o ar e ventiladores que
captor ao ventilador e deste ao exterior ou ao
removem o ar do recinto, eles podem ser
dispositivo de tratamento de ar.
colocados diretamente nos recintos ou podem
atuar através de uma rede de dutos. Consegue-
Os dispositivos de tratamento de ar têm a
se, assim, uma ventilação mais controlável tanto
finalidade de reter partículas ou dissolver os gases
em relação a qualidade do ar que entra quanto a
nocivos, impedindo que esses sejam jogados
distribuição do mesmo no recinto.
livremente na atmosfera. Tais dispositivos podem
ser: coletores de partículas, filtros, lavadores de
II.2. SISTEMA DE EXAUSTÃO
gases e vapores, precipitadores eletrostáticos
O sistema de exaustão tem por finalidade a
entre outros. Alguns tipos são colocados antes do
remoção do ar, em recintos fechados, junto à
ventilador, outros, após o mesmo.
fontes poluidoras para a atmosfera. Os principais
equipamentos que compõem um sistema de
II.3. SISTEMA DE AR CONDICIONADO
exaustão são captor, ventilador, rede de dutos e
O objetivo do sistema de ar condicionado é
dispositivo de tratamento de ar.
controlar
simultaneamente,
num
ambiente
delimitado, a pureza, umidade, temperatura, e
A operação consiste na captação da substância
movimentação do ar. Deve-se lembrar que o ar
poluidora juntamente com o ar através do captor,
condicionado pode promover tanto o resfriamento
esta substância é conduzida através de uma rede
quanto o aquecimento.
de dutos e seu escoamento se dá devido a
diferença de pressão provocada pela ação do
Alguns dos equipamentos que podem compor um
ventilador. A substância captada com o ar é então
sistema de ar condicionado são, self-contained
removida pelo dispositivo coletor de partículas, ou
(unidades autônomas para produção do frio), Fan-
no caso de gases, pelos lavadores. O ar é então
coils (gabinetes contendo basicamente ventilador
liberado para a atmosfera devidamente purificado.
e serpentina), chillers (unidades resfriadoras de
líquidos), tubulação de água gelada, rede de
O captor é um dispositivo de captação do
dutos, bombas, ventiladores etc. O self-contained
contaminante, e é colocado no local onde este se
e
o
chiller
são
providos
de
sistema
de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 484 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
refrigeração, cujos principais equipamentos são o
condicionado.
As
manutenções
normalmente
compressor, o condensador, o dispositivo de
realizadas são preventivas e corretivas
expansão e o evaporador.
Os sistemas de ar condicionado, quanto a
As atividades que constituem a manutenção
operação
de
preventiva são descritas, a seguir, de maneira
expansão direta ou indireta. O sistema de
sucinta, para alguns dos equipamentos que
expansão direta ocorre quando o calor do meio a
podem ser encontrados nos sistemas em questão.
ser condicionado é retirado diretamente pela
Para um bom planejamento de manutenção
expansão do fluido frigorífico no evaporador.
podem ser usadas com referências a portaria
Fazem parte desse sistema os condicionadores
3523 de 28 de agosto de 1998 do Ministério da
de janela e os self-contained. Na expansão
Saúde
indireta o calor é retirado do meio a ser
Refrigeração, Condicionamento de Ar e Ventilação
condicionado,
- Manutenção Programada. Os equipamentos são:
(salmoura
de
ou
resfriamento,
por
um
podem
fluido
etileno
glicol).
ser
intermediário
Esse
e
a
NBR
13.971
-
Sistemas
de
fluido
intermediário retira calor do recinto através dos
III.1. COMPRESSOR
fan-coils cedendo esse calor para o evaporador do
Os
chiller.
equipamentos de sistemas de ar condicionado tais
compressores
são
encontrados
em
como, condicionadores de janela, self-contained, e
Existem
vários
tipos
de
sistemas
de
ar
chiller. A manutenção preventiva consiste em
algumas verificações e medições descritas a
condicionado tais como:
•
Sistema de zona simples;
seguir, que dependendo do equipamento, podem
•
Sistema com reaquecimento terminal;
ou não existir:
•
Sistema de duplo duto ou multizona;
•
Sistema com volume de ar variável;
•
Sistema de água gelada.
•
Verificação
de
ruídos
e
da
corrente
vibrações
anormais;
•
Verificação
elétrica
e
comparação com dados de placa;
Estes sistemas são apresentados em Stoecker,
•
Verificação das pressões de sucção e
descarga;
1995.
•
Verificação do amortecedor de vibração da
base;
III. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
Exceto no caso de sistemas de ar condicionado
•
Verificação resistência de isolamento;
de grande capacidade e responsabilidade, onde
•
Medição
•
de
exaustão,
ventilação
e
ar
de
óleo
(self-
Verificação do nível do óleo (self-contained
e chiller);
geralmente não é feita manutenção preditiva nos
sistemas
pressão
contained e chiller);
pode existir manutenção preditiva através da
análise de vibrações e análise do lubrificante,
da
•
Substituição de óleo (self-contained e
chiller);
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 485 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Verificação da resistência de aquecimento
•
Verificação do alinhamento das polias;
do óleo do Carter (self-contained e chiller).
•
Verificação dos acoplamentos;
•
Verificação das tensões das correias;
•
Lubrificação dos rolamentos;
em
•
Reaperto dos parafusos de fixação;
condicionadores de janela, self-contained e chiller,
•
Verificação do estado dos coxins;
podem ser condensadores a água ou a ar. A
•
Execução de limpeza.
III.2. CONDENSADOR
Os
condensadores
são
encontrados
manutenção preventiva para condensador a água
consiste em:
III.5. SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO
•
Limpeza interna dos tubos;
Os sistemas de refrigeração estão presentes nos
•
Verificação da pressão e temperatura de
sistema de ar condicionado e fazem parte dos
entrada e saída de água;
condicionadores de janela, self-contained e chiller.
•
Verificação das válvulas de segurança;
A manutenção consiste em:
•
Verificação de vazamentos nas juntas e
•
Verificação da estanqueidade do sistema;
conexões.
•
Verificação da presença de umidade;
•
Verificação do filtro secador;
A manutenção preventiva para condensador a ar
•
Verificação do reservatório de líquido;
consiste em:
•
Verificação
•
Limpeza da serpentina;
•
Limpeza dos filtros ou tela de proteção.
da
atuação
da
válvula
solenóide.
III.6. VÁLVULAS DE EXPANSÃO
III.3. EVAPORADOR
Os
Estão presentes nos sistemas de ar condicionado
evaporadores
são
encontrados
nos
e a manutenção consiste em:
condicionadores de janela, self-contained e chiller
•
Verificação do superaquecimento;
e a manutenção preventiva, dependendo do tipo
•
Verificação do subresfriamento;
de equipamento, consiste em:
•
Verificação da atuação da válvula de
•
Verificação do estado do isolamento;
•
Verificação da pressão e temperatura de
expansão;
•
Verificação da fixação dos bulbos.
entrada e saída de água (chiller);
•
Limpeza da serpentina.
III.7. REDE DE DUTOS E GRELHAS
Estão presentes nos sistemas de ar condicionado
III.4. VENTILADOR
e podem estar presentes nos sistemas de
Os ventiladores estão presentes nos sistemas de
exaustão e ventilação. A manutenção preventiva
exaustão,
consiste na limpeza da rede de dutos e das
ventilação
e
ar
condicionado.
A
manutenção preventiva consiste em:
•
Verificação
de
ruídos
e
grelhas.
vibrações
anormais;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 486 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III.8. QUADROS OU PAINÉIS ELÉTRICOS
lamparina a álcool, detetor eletrônico, ou ainda
Podem estar presentes nos sistemas de exaustão
verificando a pressão do sistema. Caso exista
ventilação e ar condicionado e a manutenção
perda de fluido este deve ser devidamente reposto
consiste em:
e o vazamento deve ser eliminado.
•
Limpeza externa e interna;
IV.2. UMIDADE NO SISTEMA
•
Reaperto dos terminais;
A
•
Teste das lâmpadas de sinalização;
refrigeração dos sistemas de ar condicionado
•
Ajuste e teste de relés térmicos;
pode provocar os seguintes problemas:
•
Verificação e reaperto dos fusíveis;
•
Verificação do aquecimento da fiação;
expansão, o que impede a passagem de
•
Verificação do contato das contatoras e
fluido refrigerante para o evaporador
chaves.
fazendo o motor do compressor desligar
presença
•
de
umidade
no
sistema
de
O congelamento da sede da válvula de
por baixa pressão. Desligado o sistema, o
gelo na válvula é derretido, a pressão no
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
evaporador
Em relação a manutenção corretiva, atenção
o
motor
do
ciclo. Com partidas e paradas freqüentes,
existente no sistema de ar condicionado. A seguir
podem ocorrer nesses sistemas.
e
compressor volta a funcionar, repetindo o
especial deve ser dada ao sistema de refrigeração
são apresentadas alguns exemplos de falhas que
aumenta
o motor do compressor tende a queimar.
•
A formação de ácido clorídrico e fluorídrico
que atacam as partes metálicas
do
IV.1. VAZAMENTO DE FLUÍDO REFRIGERANTE
sistema, além de atacar o isolamento do
O sistema de refrigeração num sistema de ar
motor do compressor provocando sua
condicionado deve ser perfeitamente estanque
queima.
para que se tenha um bom funcionamento. Em
•
Decomposição do óleo lubrificante, que
sistemas que trabalham com pressão positiva a
forma uma lama espessa entupindo os
falta de estanqueidade provoca a perda de fluido
canais de lubrificação e eventualmente
refrigerante
travando peças móveis do compressor
ocasionando
uma
redução
na
capacidade do sistema, podendo ainda provocar
podendo provocar a queima do motor.
sobreaquecimento no motor do compressor vindo
a queimá-lo. Em sistemas que trabalham com
A presença da umidade pode ser detectada
pressão negativa pode ocorrer a infiltração de ar
através da mudança de cor do elemento
juntamente com umidade para dentro do sistema,
higroscópico presente nos visores de líquido.
prejudicando
Caso exista umidade no circuito o filtro secador
e
até
interrompendo
seu
funcionamento.
deve ser trocado.
IV.3. FALHA DA VÁLVULA SOLENÓIDE
A detecção do problema pode ser feita através de
testes de vazamento com espuma de sabão,
A falha da válvula solenóide no sistema de
refrigeração
de
uma
instalação
de
ar
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 487 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
condicionado, ou a sua ausência pode causar
danos
ao
sistema.
A
válvula
solenóide
normalmente aberta é instalada na linha de
pressão após o condensador. Caso ocorra a falta
de energia elétrica e a válvula não feche, o fluido
frigorífico continua a circular até que a pressão se
estabilize em todo o circuito. Com isso, o fluido
refrigerante pode se condensar no cabeçote do
compressor e na volta da energia, o compressor
entra em funcionamento comprimindo o liquido
condensado e danificando-se.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Considerando praticamente, a não existência de
manutenção preditiva e levando em conta as
recomendações de fabricantes, pode se estimar
uma vida útil dos sistemas de exaustão, ventilação
e ar condicionado de 15 anos.
REFERÊNCIAS
[1] Macintyre, A.J. Ventilação Industrial e Controle
da Poluição. Livros Técnicos e Científicos Editora
S.A., 2a edição, Rio de Janeiro, 1990.
[2] Stoecker, W.F., Jones, J.W. Refrigeração e Ar
Condicionado. Editora McGraw-Hill do Brasil Ltda.,
São Paulo, 1985.
[3] Dossat, R.J., Princípios de Refrigeração.
Hemus Editora Ltda, São Paulo.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 488 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Lubrificação, de Óleo de Regulação e Óleo Isolante
RESUMO
molas. Com a abertura da Válvula de Interface, o
O Sistema de Lubrificação, de Óleo de Regulação
Óleo de Controle será drenado e, então, todas as
e Óleo Isolante é o nome dado ao conjunto de
válvulas de controle da turbina fechar-se-ão por
sistemas de óleo relacionados com uma Turbina a
ação de molas. A drenagem do óleo de parada
Vapor de uma Central Térmica. Na realidade, são
não afeta diretamente o óleo de lubrificação
dois fluidos completamente diferentes, isolados
porque existe um orifício entre eles, ou seja, o
por uma válvula de interface. De um lado, tem-se
Sistema de Óleo de Lubrificação pode ser mantido
o Sistema de Óleo de Controle e, do outro, o
em operação com uma pequena drenagem
Sistema de Óleo de Lubrificação. O Sistema de
através do orifício que vai para o Sistema de Óleo
Óleo de Controle atua nos atuadores das Válvulas
de Parada. Estes sistemas são parte da Turbina e
de Controle de Desligamento da Turbina. Estas
têm um nível de manutenção muito pequeno em
válvulas são mantidas abertas pela pressão do
função da tecnologia já desenvolvida para estes
óleo de controle. O Sistema de Óleo de
equipamentos. A vida útil, de acordo com o
Lubrificação, por sua vez, é dividido em dois
fabricante, é de 30 anos.
sistemas de óleo, sendo um deles o de
lubrificação propriamente dito, e o segundo, o óleo
I. FUNÇÕES DO SISTEMA
de parada. Enquanto que, no óleo de lubrificação,
há um fluxo contínuo perfazendo a função de
I.1. SISTEMA DE ÓLEO DE CONTROLE
lubrificação, o óleo de parada ou óleo isolante é
Tem a função de fornecer a força de acionamento
uma fração deste óleo que passa por um orifício
para o posicionamento das válvulas de vapor para
para o Coletor de Óleo de Parada. Este coletor é
a turbina (governadoras, interceptadoras e de
pressurizado pelo Rearme da Turbina. Ele
fechamento rápido), em resposta aos comandos
pressurizado mantém a Válvula de Interface
do controlador eletrônico.
fechada, mantendo pressurizado o Sistema de
Óleo de Controle que permite abrir e manter
Em alguns projetos, este sis tema tem a função de
abertas as Válvulas da Turbina (governadora,
fornecer a força de acionamento também para as
interceptadora e de bloqueio). A atuação de
válvulas do sistema de desvio de vapor, válvulas
qualquer proteção da turbina irá despressurizar o
das extrações turbina, válvula quebra vácuo,
óleo de parada, da mesma maneira que irá
drenos e outros.
despressurizar
o
diafragma
da
válvula
de
interface, causando sua abertura pela ação de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 489 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
I.2. SISTEMA DE ÓLEO LUBRIFICANTE
conjuntos com bomba, filtro de descarga e válvula
Tem as seguintes funções:
de descarga e, no retorno para o tanque de óleo,
•
•
Suprimento de óleo para lubrificação dos
existem dois conjuntos de filtro seguido de
mancais da turbina e do gerador;
resfriador.
Suprimento de óleo ao girador hidráulico
O óleo do DEHC é o “tri-phosphate ester”, com
do eixo da turbina durante partida e parada
resistência a fogo e de boa estabilidade, o qual é
da central (há turbinas que usam o girador
armazenado em reservatório de aço inoxidável.
com suprimento elétrico);
•
•
•
•
Suprimento de óleo de levantamento dos
Junto ao reservatório existe uma umidade polidora
mancais durante a partida e parada;
com um filtro de compostos de areia em série com
Exaustão e remoção de gases de vapor de
outro de celulose. Para se purificar o óleo do
óleo de diversos pontos de exaustão;
DEHC, é necessário desviar parte do fluxo de
Drenagem do óleo do sistema durante
descarga da bomba em operação para passar
reparos e manutenções;
através da unidade polidora e de volta para o
Tratamento do óleo para purificação e
tanque de óleo, de acordo com a orientação do
condicionamento contínuo.
Setor de Química e com os Procedimentos de
Operação. Em alguns sistemas, esta unidade
II. DESCRIÇÃO DOS SISTEMAS
polidora pode ser um pacote à parte.
II.1. SISTEMA DE ÓLEO DE CONTROLE
Pontos normalmente supridos pelo óleo do DEHC:
O suprimento de óleo para o posicionamento das
Válvulas de Reaquecido da Turbina (bloqueio e
válvulas se faz através de dispositivos governados
interceptadoras); Válvulas Principais da Turbina
a partir de sinais elétricos que, por sua vez, são
(bloqueio ou parada e governadoras ou de
gerados com a ajuda de um computador, daí o
controle); Válvulas de Desarme da Turbina pela
nome Digital Eletro-hidráulico – DEHC, muitas
parte do DEHC (solenóide e Válvula de Interface
vezes usado nestes sistemas.
que são montadas em paralelo); Válvulas de
Proteção contra Sobrevelocidade; Válvula Piloto
O sistema do DEHC combina as vantagens de um
de Ar para as Válvulas de Retenção da Extrações
controlador eletrônico com um sistema hidráulico
da
de alta pressão totalmente independente do
Acumuladores de alta pressão de óleo para
sistema de lubrificação. Esta combinação permite
acionamento das Válvulas de Vapor para a
introduzir sinais de realimentação que aumentam
Turbina.
Turbina;
Válvula
Piloto
de
Parada;
a precisão, a rapidez e a confiabilidade da
resposta do controle.
As válvulas de bloqueio e de bloqueio de
reaquecido são válvulas normalmente abertas ou
No suprimento de óleo para o acionamento das
fechadas.
As
válvulas
governadoras
válvulas do sistema, existem, no mínimo, dois
interceptadoras são válvulas moduladas.
e
as
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 490 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Uma
II.2. SISTEMA DE ÓLEO LUBRIFICANTE
Como
os
sistemas
de
óleo
mineral
bomba
de
óleo
de
emergência
é
dimensionada para a quantidade de óleo de
são
lubrificação necessária até a parada do turbo-
susceptíveis a incêndios, todas as partes são
gerador. Sua altura manométrica de descarga
projetadas para pressões muitíssimo mais altas do
garante
que as esperadas em operação normal.
necessária.
Todas as linhas de óleo de retorno sem pressão,
As bombas de óleo de levantamento são
esvaziamento, desaeração e exaustão de gases
dimensionadas para a quantidade de óleo que
de óleo são dimensionadas em relação à sua
escorre pela ranhura dos mancais durante o
resistência como as linhas de pressão de óleo de
levantamento do eixo. A altura manométrica de
lubrificação dos mancais. As linhas de pressão de
descarga
óleo dos mancais são dimensionadas para a
necessária exigida para o levantamento de todo o
altura (pressão) de descarga da bomba principal
eixo do conjunto turbo-gerador.
a
pressão
é
mínima
dimensionada
de
para
lubrificação
a
pressão
de óleo com fluxo mínimo e com sobrevelocidade.
A capacidade de armazenamento do tanque
A bomba principal de óleo está acoplada no
principal de óleo é projetada de modo que a
próprio eixo da turbina e é dimensionada para a
quantidade de óleo armazenada no tanque
soma da quantidade de óleo de lubrificação e da
durante a operação, não seja recirculado mais do
quantidade requerida pelo ejetor de sucção. Sua
que 8 vezes por hora (principalmente devido à
altura manométrica de descarga é dimensionada
separação do ar). O tanque de coleta de descarga
de modo a ultrapassar a pressão de óleo das
é dimensionado para a totalidade de óleo
bombas auxiliares de óleo de plena carga, quando
existente no sistema.
sua rotação ainda estiver ligeiramente abaixo da
nominal.
O sistema de suprimento de óleo de lubrificação,
pode ser subdividido em :
As bombas auxiliares de óleo de plena carga,
•
alimentadas eletricamente, são dimensionadas,
Suprimento e retorno de óleo lubrificante e
óleo motriz;
cada uma, para a soma da quantidade do óleo de
•
Suprimento de óleo de levantamento;
lubrificação e, se aplicável, do óleo do girador do
•
Ttratamento do óleo da turbina;
eixo da turbina. Suas alturas manométricas de
•
Exaustão de gases.
descarga são dimensionadas de modo que se
alcancem as pressões hidráulicas necessárias
A temperatura do óleo é controlada através de um
para o girador do eixo da turbina e a pressão de
controle de desvio do fluxo de óleo dos
lubrificação dos mancais.
resfriadores. As temperaturas de óleo nas linhas
de entrada e saída são monitoradas através de
vários pontos de medição. Utiliza-se um ponto de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 491 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
medição na linha de saída para o controle da
que a bomba principal de óleo efetue a operação
temperatura do óleo.
garantidamente sem cavitação. O óleo para
O fluxo de óleo para os mancais é conduzido
impulso é extraído do tubo coletor de óleo
através de um filtro duplo de óleo. Antes das
pressurizado através de um orifício.
entradas dos compartimentos dos mancais da
A bomba de óleo de emergência, ligada à rede de
turbina e do gerador, são utilizadas válvulas
suprimento elétrico ininterrupto, em caso de
restritoras de óleo dos mancais, através das
“black-out” ou perda da bomba principal de óleo e
quais, é ajustada a quantidade necessária de óleo
das bombas de óleo auxiliares, assegurando o
de lubrificação para o mancal correspondente.
suprimento de óleo aos mancais durante a
desaceleração do turbo-gerador.
Quando aplicável, o óleo para acionamento do
girador do eixo é retirado do coletor pressurizado
O nível de óleo no tanque principal de óleo, assim
e suprido ao girador através de válvulas.
como a pressão no coletor de óleo pressurizado
são monitorados através de medições de nível e
O óleo de lubrificação que escorre das carcaças
pressão respectivamente.
dos mancais é conduzido de volta ao tanque
principal de óleo através de um coletor comum.
A pressão do óleo dos mancais, após passar nos
resfriadores de óleo, é reduzida para a pressão de
O óleo de descarga dos blocos dos mancais
óleo de lubrificação dos mancais. O controle da
anteriores da turbina de alta pressão, devido às
temperatura do óleo em um valor constante é
condições
grandes
realizado com a válvula de três vias, através do
quantidades, é conduzido de volta para o tanque
desvio do resfriador, efetuando-se, assim, uma
principal de óleo através de uma linha separada.
mistura de óleo. O fluxo de água de resfriamento
locais
e
devido
às
pelo resfriador é constante.
Durante a partida e parada, o turbo-gerador é
suprido através de uma das bombas auxiliares de
O dispositivo de óleo de levantamento serve para
óleo de plena carga. Ela recalca o óleo do tanque
levantar todo o conjunto do rotor, assim que o
principal de óleo para um coletor de óleo
dispositivo do girador do eixo da turbina seja
pressurizado. Um pouco antes da turbina atingir a
ligado. Em baixas velocidades, a movimentação
sua rotação nominal, o sistema de suprimento de
de rotação do eixo é aliviada pelo óleo de
óleo de lubrificação é assumido pela bomba
levantamento, evitando-se o atrito. Para que este
principal de óleo. A bomba principal de óleo é
suprimento ocorra também em caso de “black-
acionada
uma
out”, uma das duas bombas de óleo de
engrenagem. O ejetor aspira o óleo do tanque
levantamento é conectada ao suprimento elétrico
principal de óleo e gera uma pressão suficiente
de emergência.
pela
turbina
através
de
para todas as condições operacionais na sucção
da bomba principal de óleo. Assim é assegurado
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 492 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Uma das duas bombas de óleo de levantamento,
O eixo do gerador possui, no lado da turbina e no
recalca diretamente do tanque principal de óleo,
lado da excitatriz, mancais radiais, que são
para os mancais.
lubrificados com óleo pressurizado a partir de um
coletor. Durante a partida da turbina, estes dois
O controle de uma pressão constante no coletor é
mancais e mais o da excitratiz auxiliar
efetuado através de uma válvula limitadora de
supridos com óleo de levantamento. O óleo que
pressão.
escorre é retornado através da linha de retorno de
Ao
ultrapassar
uma
determinada
pressão, o óleo excedente é conduzido de volta
são
óleo dos mancais.
ao tanque principal de óleo.
O gerador pode ser selado por óleo e, neste caso,
Cada mancal é suprido através de um coletor.
o
Antes da entrada de cada mancal, existem
suprido pelo Sistema de Suprimento de Óleo de
válvulas de ajuste fino, através das quais podem
Lubrificação da turbina através da linha de retorno
ser
de óleo dos mancais. O óleo de selagem
ajustadas
as
pressões
de
óleo
de
Sistema de Óleo de Selagem do Gerador é
levantamento necessárias para cada mancal.
excedente é retorna ao tanque de descarga.
A circulação e purificação contínua do óleo são
II.3. SISTEMA DE ÓLEO DE PARADA (ISOLANTE)
executadas durante a operação por meio da
Conforme já foi citado, o Óleo de Parada é uma
unidade de purificação de óleo. Esta unidade
ramificação do Óleo Lubrificante. Através de um
pode,
óleo,
orifício, o óleo lubrificante vasa para um coletor
retornando ao tanque de drenagem com ajuda de
que, estando a Turbina desarmada, este óleo é
uma bomba de retorno.
drenado de volta ao reservatório.
A bomba de recirculação succiona óleo de ambas
Quando se Rearma a Turbina, o caminho de
as câmaras do tanque principal e retorna-o ao
dreno deste óleo é fechado e então este coletor
tanque através de um filtro de malha fina.
volta a ser pressurizado. Com a pressurização
ainda,
fazer
a
purificação
do
deste coletor, a válvula de interface, válvula esta
A tubulação de descarga é protegida contra
que drena o Sistema de Óleo de Controle, é
sobrepressurização por meio de uma válvula de
também fechada, pois o Óleo de Parada atua num
segurança.
dos lados do diafragma desta válvula.
Quando aplicável, o dispositivo girador do eixo da
Qualquer sinal de desarme para a Turbina atuará
turbina é feito através da ação de óleo de impulso
uma solenóide que irá drenar este Óleo de
em uma roda de palhetas, o eixo da turbina é
Parada, da mesma maneira que desarmes ,como
acionado durante a partida e parada. O óleo de
baixo vácuo e baixa pressão de óleo dos mancais,
impulso que escoa é conduzido de volta ao tanque
atuam numa alavanca que também drena este
de óleo principal.
Óleo de Parada. Como já visto, drenando este
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 493 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Óleo de Parada, a válvula interface irá se abrir
avanço muito rápido dos recursos eletrônicos.
drenando o Óleo de Controle que, por sua vez, irá
Angra 1, com 20 anos de operação, está trocando
fechar
todo o sistema computacional, principalmente a
todas
Governadora,
as
Válvulas
da
Interceptadoras
e
Turbina,
Válvulas
de
parte de hardware do DEHC.
Bloqueio e, desta maneira, a Turbina será
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
desarmada.
As Turbinas a Vapor são equipamentos com uma
tecnologia muito desenvolvida A vida útil dos
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
Sistemas de Óleo da Turbina que fazem parte do
A exemplo dos sistemas de segurança, por serem
equipamento turbina, por conseqüência, também
os Sistemas de Óleo da Turbina essenciais na
tem uma performance muito boa.
manutenção da confiabilidade da usina, há um
programa de inspeções periódicas, além de
Os problemas ficam por conta do hardware do
praticamente
todos
equipamentos
sistema de controle que, na realidade, não é parte
pertencerem
ao
manutenção
desta descrição, se considerarmos o Sistema de
preditiva em que são monitoradas vibrações das
Óleo de Controle como somente o Sistema de
bombas e inspeções dos trocadores de calor.
Suprimento de Óleo de Controle. Desta maneira,
os
seus
programa
de
podemos dizer que a vida útil destes sistemas é
Os Sistemas de Óleo de Controle e de
de 25 anos.
Lubrificação, como foi visto, têm redundância em
todos
os
equipamentos,
realização
de
testes
o
sem
que
permite
interrupção
a
REFERÊNCIAS
dos
CFOL - Curso de Formação de Operador
sistemas. Todos os desarmes da Turbina podem
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
ser simulados, mesmo estando a turbina em
– Eletronuclear SA.
operação. Mesmo com a usina em operação,
todas as válvulas da turbina são testadas em sua
operabilidade.
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
As manutenções corretivas mais comuns nos
sistemas de óleo são pequenos vazamentos em
válvulas e troca de gaxetas, visto que estes
sistemas já são bastante consagrados.
Quando
considera-se
a
parte
de
controle
elétrico/eletrônico do Sistema de Óleo de Controle
o
DEHC,
depara-se
com
o
problema
do
obsoletismo de seus componentes em virtude do
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 494 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Proteção Contra Incêndio
RESUMO
incêndio em área aberta e confinada. Exercícios
Uma Central Nuclear normalmente está dividida
simulados de incêndio são realizados como parte
em diversas Áreas de Risco de Incêndio. A
do programa de retreinamento dos bombeiros. As
primeira
a
Usinas possuem um sistema de alarme e
separação de componentes e sistemas de
indicação de incêndio e sistemas de combate
segurança de suas contra partes redundantes e a
propriamente ditos, que são específicos para cada
isolação e separação de riscos de incêndio dos
tipo de área. Para fazer frente a um princípio de
sistemas de segurança. É feita também a
incêndio,
consideração
de
organizacional. O primeiro combate é feito sempre
concentrações de combustíveis, previsão de vias
por membros da Brigada da Central, composto
de acesso e saída das áreas de Risco para o
por, no mínimo, um bombeiro profissional, o
pessoal da Usina e Brigadas de Incêndio. Cada
encarregado de turno da operação, que é o
edifício da Usina é separado por barreiras físicas
coordenador da equipe, operadores, técnicos da
ou por distâncias adequadas. O Edifício da
manutenção,
Turbina é separado dos Edifícios da Usina
técnicos da Proteção Radiológica e Técnicos da
Primária por barreiras corta-fogo. O Sistema de
Química. O Sistema de Proteção Contra Incêndio
Proteção Contra Incêndio é parte de um programa
compõe-se de Sistemas Automáticos de CO 2 e
de proteção contra fogo, como parte de uma
Sistemas com Água Doce, incluindo borrifadores,
política da empresa. O incêndio numa Usina
hidrantes, sistema deluge, sprinker, entre outros.
Nuclear, além de trazer todas as consequências
A experiência na manutenção destes sistema
ruins deste tipo de acidente numa indústria, tem
permite-se prever uma vida útil de 30 anos.
consideração
sobre
neste
o
"lay-out"
isolamento
é
existe
toda
guardas
de
uma
estrutura
segurança
física,
ainda o problema da probabilidade de liberação de
radioatividade. Com base nesta política, um
I. DESCRIÇÃO DOS SISTEMAS
princípio de incêndio numa instalação nuclear
requer que seja implementado o Plano de
I.1. SISTEMA AUTOMÁTICO DE CO2
Emergência. Normalmente, toda Usina Nuclear,
Este sistema é projetado para descarregar
além de contar com o apoio da Brigada de
quantidade suficiente de gás carbônico durante o
Incêndio do Município, tem sua Brigada própria.
incêndio para assegurar apropriada atmosfera de
Esta Brigada recebe todo tipo de treinamento de
extinção
uma Brigada profissional desde a conceituação
envolvido. São as seguintes as áreas protegidas
teórica até os exercícios práticos de combate a
com este sistema:
de
fogo
dentro
do
compartimento
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 495 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Sala dos Geradores Diesel;
I.2. SISTEMA COM ÁGUA DOCE
•
Sala dos Computadores;
A
•
Sala de Cabos;
normalmente, por um reservatório situado fora da
•
Sala dos Barramentos de Segurança.
Usina. Uma pressão mínima de 10 Kgf/cm2 pode
água
para
este
sistema
é
fornecida,
A descarga do gás em cada área deve ser iniciada
ser mantida no sistema através de um reservatório
por operação de um detetor de taxa de elevação
situado numa cota mais alta ou através de
de temperatura, termostato, detetor de ionização
bombas.
ou, manualmente, por atuação remota ou local.
Quando a liberação do gás é comandada pelos
Normalmente, usa-se o mesmo reservatório de
processos acima, os controles do sistema fazem
água potável, sendo a tomada de água para o
soar um alarme audível no compartimento
sistema de incêndio em um ponto mais baixo do
correspondente vinte segundos antes da liberação
reservatório, de modo que um grande volume de
do gás, acionando o correspondente anunciador
água seja estritamente reservado para este
na Sala de Controle. O alarme local possibilita a
sistema.
evacuação do local por pessoas ali presentes
antes da liberação do gás.
No caso da Central Nuclear de Angra, o sistema é
alimentado por gravidade, fornecendo uma altura
Cada cilindro de 75 libras (34kg) de CO2 é
de coluna d'água suficiente para produzir uma
equipado com válvulas de pressão, possuindo um
pressão de aproximadamente 10 kgf/cm 2. Um
disco de segurança para liberar gás a uma
pressostato localizado no coletor principal do
pressão de 300% da pressão normal de operação.
sistema causa alarme na Sala de Controle em
As válvulas dos cilindros são adaptadas a uma
caso de perda de pressão no sistema.
linha de descarga que são conectadas por tubos
flexíveis a um coletor comum. As linhas de
I.2.1. Sistema de Borrifo de Água (DE LUGE)
descarga possuem válvulas de retenção para
Este sistema é automático, supervisionado por
evitar perda de gás, enquanto um ou mais
dispositivos de detecção de calor por taxa de
cilindros são desconectados do coletor. Em um
elevação de temperatura e com válvulas de alto
painel de controle, estão localizados todos os
fluxo tipo "DE LUGE" instalados nos circuitos.
disjuntores, relés auxiliares, relés de tempo e
blocos terminais, que possibilitam a operação
Os detetores são montados em sistemas de
manual remota do sistema, bem como teste dos
supervisão independentes e atuam na válvula
circuitos de alarme e operação dos cilindros. Os
automática (MULTIMATIC) de suprimento de água
alarmes referentes à atuação do sistema de CO2
para o ramal acidentado, que também pode ser
são vistos no Painel de Anunciadores de Incêndio
acionado manualmente pela quebra do vidro na
na Sala de Controle.
estação localizada próxima ao equipamento. Esta
estação também pode ser usada para os testes
normais do sistema.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 496 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Os equipamentos protegidos por sistema de
quando a válvula obturadora for movida da
borrifo são os seguintes:
posição inteiramente aberta (se for fechada).
•
Transformadores principais;
•
Transformador Auxiliar de Serviço;
I.2.3. Caixas de Incêndio e Mangueiras de
•
Transformador auxiliar da Unidade;
Incêndio
•
Reservatório
de
óleo
lubrificante
da
Nos diversos Edifícios da Usina são instaladas
turbina;
Caixas de Incêndio e linhas de mangueiras
•
Tanque de óleo limpo-sujo da turbina;
vulcanizadas com esguicho e carretel para enrolá-
•
Unidade de selagem do hidrogênio;
las ("Hose Reel") supridos pelo reservatório
•
Filtros do sistema de ventilação.
principal de água através de 4 linhas derivadas do
coletor principal, com válvulas que permitem o
I.2.2.
Sistema
de
"Sprinklers"
de
Tubos
isolamento parcial dos sistemas com mínima
interrupção.
Úmidos
As salas de gabinetes elétricos/eletrônicos são
protegidas
por
sistemas
automáticos
de
No interior da contenção, também são instaladas
Caixas de Mangueira
"Sprinklers" de tubos úmidos.
O sistema de tubo úmido utiliza "Sprinklers"
I.2.4. Hidrantes
resistentes ao fogo, atuados pelo calor, para
A proteção da Área Externa à Usina é feita por
controlar o fluxo de água para a área sob sua
uma rede de hidrantes. Um coletor subterrâneo
proteção. Quando o calor de um incêndio aumenta
em volta da Usina, suprido pelo Sistema de
a temperatura do "sprinkler" até sua temperatura
Proteção Contra Incêndio, possui válvulas que
de projeto, no caso 100oC, o bulbo de vedação
permitem o isolamento parcial do sistema com
fundirá, permitindo a liberação do fluxo de água.
mínima interrupção de serviço durante uma
quebra da linha principal ou de manutenção.
Uma válvula de retenção com alarme especial
projetada para operar um alarme quando a água
fluir levantar-se-á de sua sede e permitirá o fluxo
de água pelo "Sprinkler" que foi aberto pelo
incêndio. Uma pequena quantidade de água será
desviada para uma câmara de retardo onde o
aumento de pressão atuará um pressostato que
dará alarme na Sala de Controle. A descarga do
"Sprinkler" é interrompida pelo fechamento da
válvula
obturadora
manual
localizada
I.3. SISTEMA DE COMBATE A INCÊNDIO NOS
EDIFÍCIOS DOS GERADORES DIESEL
Para o combate a incêndio nas salas dos painéis
de comando e controle e do sistema de
ventilação, são colocados extintores portáteis de
CO2. A sala do Gerador Diesel possui um Sistema
Deluge. Para a sala do Tanque Diário dos
Geradores Diesel, é instalado o Sistema de "Spray
Water" (água nebulizada).
imediatamente a montante da válvula de retenção
com alarme. Um alarme de problema soará
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 497 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Normalmente, o caminhão de espuma da Usina
que,
percebendo
fica estacionado próximo às salas dos Geradores
comandará o acionamento dos alarmes visuais e
Diesel como mais uma medida de segurança.
sonoros nos painéis de controle local e na sala de
controle
da
Usina.
a
variação
Este
de
comando
pressão,
também
A água de alimentação do sistema “Spray Water”
acionará uma sirene com luzes localizadas
vem da rede de água do Sistema de Proteção
externamente ao edifício dos Geradores.
Contra Incêndio.
A água de alimentação do sistema vem da rede
O sistema é constituído por 2 Detetores de
ampola
"Quartzoid"
instalados
na
de água do Sistema de Proteção Contra Incêndio.
tubulação
principal e acima do tanque, os quais mantêm
O sistema é constituído por três coletores, sendo
fechada a água para as tubulações onde se
que um está em cada lateral do Gerador Diesel e
encontram os Projetores de Média Velocidade que
outro central ao mesmo. Para ocorrer vazamento
descarregam a água em forma pulverizada,
de água para o combate ao incêndio, fazem-se
constituída de partículas finamente divididas e em
necessários a atuação da válvula deluge e o
densidade
do
rompimento dos bulbos de cada um dos sprinklers
elemento sensível que proporciona a abertura da
localizados no coletor central e, para os coletores
água se dá quando a temperatura atingir 79oC.
laterais, faz-se necessário atuar, além da válvula
uniforme.
O
funcionamento
deluge, 1 de 2 comandos térmicos (rompimento
Quando ocorre a atuação do sistema, o fluxo de
de bulbo por alta temperatura) que permitirá o
água acionará o Motor de Alarme Hidráulico, que
vazamento para o respectivo coletor e bicos
provocará um alarme sonoro contínuo local, muito
ejetores direcionados ao Gerador Diesel. Há dois
estridente, e haverá a atuação da "Chave
comandos térmicos para cada coletor lateral,
Detentora de Fluxo de Água" que alarma no painel
tornando-os independentes quando da atuação do
de controle do sistema de incêndio do gerador
sistema.
diesel que, por sua vez, alarmará nos painéis do
comando local e remoto (na Sala de Controle).
II. MANUTENÇÃO PREDITIVA
Toda
planta
nuclear
por
exigência
das
O Sistema de Combate a Incêndio (Deluge) das
Especificações Técnicas do Relatório Final de
Salas dos GD é acionado manualmente com o
Análise de Segurança – RFAS - possui um
acionamento da botoeira ou com a abertura da
Programa de Testes Periódicos em Serviço. Este
válvula de desvio, que comandará abertura de
programa prevê testes periódicos em todos os
uma válvula solenóide que, por sua vez, permitirá
sistemas
a abertura da válvula Deluge, possibilitando a
segurança da planta.
e
equipamentos
relacionados
à
passagem de água para as tubulações do sistema
e também para a linha do alarme sonoro
Além do Programa de Inspeção e Testes
hidráulico, onde está localizado um pressostato
Periódicos (por experiência), durante paradas, são
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 498 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
feitas inspeções em trechos do coletor principal
com vistas a identificar pontos de corrosão.
III. MANUTENÇÃO CORRETIVA
O Sistema de Proteção Contra Incêndio, por não
possuir equipamentos rotativos e por permanecer
a maioria do tempo na condição estática e numa
atmosfera agressiva de beira de mar, apresenta,
durante os testes, problemas de emperramento
de dispositivos e válvulas na maioria das vezes
devido à corrosão.
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil do Sistema de Proteção Contra
Incêndio está limitada, principalmente, pelos
problemas de corrosão nos coletores de aço
carbono convencional, vida esta de não mais do
que 30 anos.
REFERÊNCIAS
CFOL - Curso de Formação de Operador
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
– Eletronuclear SA
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 499 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Pulverização do Envoltório de Contenção
RESUMO
redundância
O Sistema de Pulverização do Envoltório de
previsões de testes e tem seus equipamentos
Contenção é um sistema de segurança específico
arranjados dentro do Envoltório de Contenção, de
para usinas nucleares. Ele é projetado para, num
maneira que mísseis oriundos de acidentes
acidente postulado de projeto com ruptura em
internos
guilhotina do Sistema de Refrigeração do Reator
operabilidade. A vida útil deste sistema é de, no
ou uma Quebra de Linha de Vapor dentro do
mínimo, 30 anos, considerando que é um sistema
Envoltório de Contenção, não deixar que a
com
pressão interna do envoltório atinja os valores de
segurança nuclear, com número reduzido de
projeto, assumindo que toda a energia do reator
operações, praticamente somente em testes e
foi desprendida dentro do envoltório. A parte mais
com 100% de capacidade de reserva.
nos
não
poucos
equipamentos
venham
e
circuitos,
comprometer
equipamentos,
de
classe
sua
de
crítica deste acidente é nos primeiros momentos
após a ruptura, onde uma grande energia é
I. FUNÇÕES DO SISTEMA
liberada dentro do envoltório. No evento de termos
A função do Sistema de Pulverização do
Elementos Combustíveis falhados no núcleo, este
Envoltório de Contenção é limitar o pico de
acidente poderia aumentar o nível de Iodo dentro
pressão no Envoltório de Contenção para valores
do Envoltório de Contenção. A base do projeto
menores do que o da pressão de projeto durante a
prevê, ainda, a remoção deste Iodo da atmosfera
fase mais crítica, seguindo um acidente de quebra
da Contenção, pois se ocorrer algum vazamento
de linha do primário, com perda de refrigerante do
do envoltório para o meio ambiente, poderia-se
reator ou uma quebra da linha de vapor dentro do
colocar em risco a população. Para o ser humano,
envoltório. O Sistema também remove o Iodo
o Iodo é retido na tireóide, que tem uma meia vida
desprendido
biológica muito maior que a normal. Os bocais
falhados caso ocorra um acidente de quebra de
espersores do Sistema de Pulverização do
linha do primário.
dos
Elementos
Combustíveis
Envoltório de Contenção ficam a uma altura
suficiente para permitir a reação da Soda com o
II. DESCRIÇÃO GERAL DO SISTEMA
Iodo. Esta reação produz um composto que não é
O Sistema de Pulverização do Envoltório de
volátil e fica assim retido na água no Poço do
Contenção
Envoltório. Para garantir os critérios de projeto
Pulverização, um Tanque de Aditivo Químico, um
acima, todo o sistema é em aço inoxidável, de
Ejetor, Anéis no topo do envoltório de contenção,
classe
sísmica,
com
iniciação
é
composto
das
Bombas
de
automática,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 500 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Bocais espersores e tubulações e válvulas
III.2 BOMBAS DE PULVERIZAÇÃO DA CONTENÇÃO
necessárias.
de
As bombas são horizontais, simples estágio,
Recarregamento é a fonte de água borada para as
centrífugas, motorizadas e cada uma é capaz de
Bombas de Pulverização.
descarregar 2.600 gpm a 20 kfg/cm2 de pressão.
Quando o Sistema de Pulverização do Envoltório
Não há instrumentação associada para estas
de Contenção é ativado, as bombas succionam do
bombas. As bombas são projetadas para trabalhar
Tanque
e
com hidróxido de sódio e solução de boro. Estas
descarregam o fluido para os anéis e bocais
bombas são equipadas com selo mecânico, o qual
pulverizadores dentro do envoltório. Uma porção
não requer refrigeração especial.
de
O
Água
Tanque
de
de
Água
Recarregamento
do fluxo de descarga é direcionada para o ejetor
do Tanque de Aditivo Químico, que remove e
III.3 TANQUE DE ADITIVO QUÍMICO
mistura o NaOH (Hidróxido de Sódio) contido no
O tanque é feito de aço carbono revestido
Tanque de Aditivo Químico e descarrega a
internamente com aço austenítico para protegê-lo
mistura na linha de sucção da Bomba de
contra a mistura altamente corrosiva de Hidróxido
Pulverização.
de Sódio. O tanque contém cerca de 2.000 galões
de uma solução com 30% de NaOH. O NaOH é
Num acidente com injeção de segurança, na fase
efetivo na remoção do Iodo, prejudicial para a
de recirculação, o refrigerante do Poço do
tireóide, da mesma maneira que ele aumenta o pH
Envoltório de Contenção é direcionado para os
da água do poço da contenção para ~8,5, o que
coletores de sucção das Bombas do Sistema de
reduz as taxas de corrosão se comparadas,
Pulverização.
somente, à água borada.
III.
DESCRIÇÀO
OPERACIONAL
DO
Na Sala de Controle, há alarme de baixo nível do
Tanque de Aditivo Químico em 80%, e as
SISTEMA
Especificações Técnicas requerem nível mínimo
de 72%.
III.1 TANQUE DE ÁGUA DE RECARREGAMENTO
Durante a fase inicial de operação, o suprimento
de água é feito pelo Tanque de Água de
Para prevenir a decomposição do NaOH, é
Recarregamento. Dos 275.000 galões de água
mantida uma atmosfera inerte de Nitrogênio no
borada (2.000 ppm de boro), 60.000 galões ficam
tanque.
disponíveis para uso do Sistema de Pulverização
do Envoltório de Contenção e o restante para
O volume de NaOH no tanque é suficiente para,
resfriamento
misturados no poço do envoltório com todo o
Segurança.
pelo
Sistema
de
Injeção
de
volume do Tanque de Água de Recarregamento
mais o volume do Sistema de Refrigeração do
Reator mais o volume dos Acumuladores, manter
uma concentração de sódio na mistura final, que
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 501 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
mantém o pH de 8,5 e continua a remoção do iodo
Quando o sistema é atuado por uma das duas
mesmo na fase de recirculação.
condições acima, abrem-se as
válvulas de
descarga das bombas, e elas partem.
III.4 BOCAIS DE ASPERSÃO
V. OPERAÇÃO
Os bocais de aspersão são colocados nos anéis
Quando o sistema é iniciado, as duas bombas
numa extensão de 360°. São projetados para criar
retiram
uma área de superfície suficiente para remoção
Recarregamento e descarregam nos coletores
do calor e remoção do iodo.
através de linhas individuais. Estas linhas são
água
do
Tanque
de
Água
de
equipadas com válvulas paralelas para assegurar
III.5 EJETOR
o fluxo, mesmo na hipótese de uma válvula falhar.
O meio usado para adicionar o NaOH na água,
Estas válvulas, normalmente, estão fechadas e
que
abrem quando o sinal de iniciação automática
será
pulverizada
pelo
sistema
de
pulverização, é o ejetor. Ele é um dispositivo que
existe.
usa a energia cinética de um líquido pressurizado,
penetrando em um outro líquido, misturando
Uma parte da descarga da bomba é direcionada
ambos. O líquido pressurizado vem da descarga
para o ejetor, o qual adiciona uma mistura com
da Bomba do Sistema de Pulverização, e a
30% de NaOH no fluxo final de injeção. O Tanque
mistura é enviada para a sucção da bomba. Os
normalmente está isolado por válvulas que se
ejetores são projetados para que a mistura não
abrem quando o sinal automático de partida do
ultrapasse o pH de 10,5 durante a fase de injeção.
Sistema de Pulverização está presente.
III.6 REMOÇÃO DE IODO
O
O Sistema de Pulverização, em virtude da grande
área de superfície criada pelas gotículas que
Tanque
de
Aditivo
Químico
leva
aproximadamente 30 minutos para descarregar
toda a solução de NaOH.
saem dos dispersores, cria um excelente meio
para a absorção do Iodo na fase gasosa.
Durante esta fase de operação, o Sistema de
Pulverização do Envoltório de Contenção atua na
IV. INSTRUMENTAÇÃO
diminuição da pressão da contenção e, se
O Sistema de Pulverização do
Envoltório de
Contenção é iniciado pelos seguintes sinais:
•
necessário, na remoção de Iodo. Da Sala de
Controle, pode-se monitorar o fluxo do Tanque de
Pressão muito alta no Envoltório de
Aditivo Químico. A pressão do Envoltório de
Contenção – este sinal ocorre quando a
Contenção também é monitorada diretamente da
pressão atinge 50% do valor da pressão
Sala de Controle.
2
de projeto, cerca de 1,5 kgf/cm ;
•
Iniciação
Manual
–
duas
acionadas simultaneamente.
botoeiras
Quando a fase de recirculação para o Sistema de
Injeção de Segurança é iniciada, ainda restam
80.000 galões de água borada no Tanque de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 502 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Água de Recarregamento para uso no Sistema de
Pulverização. Esta reserva garante operação do
Sistema de Pulverização para a completa adição
de NaOH.
Quando atinge o nível muito baixo no Tanque de
Água de Recarregamento, a sucção das Bombas
do Sistema de Pulverização deve ser trocada para
o Poço da Contenção, onde toda a água dos
Acumuladores, do Sistema de Refrigeração do
Reator e do Tanque de Água de Recarregamento
foi coletada.
A fase de recirculação será tão longa quanto for
necessária para diminuir a pressão do Envoltório
de Contenção.
VI. MANUTENÇÃO PREDITIVA
Como sistema de segurança nuclear, ele está
incluído no programa de testes periódicos da
usina.
VII. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Por ser um sistema que não opera em condições
normais e somente em testes parciais, mesmo
assim, parcialmente, porque somente as bombas
são testadas, as manutenções corretivas são
praticamente zero.
VIII. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil do Sistema de Pulverização do
Envoltório de Contenção é superior a 30 anos.
REFERÊNCIAS
CFOL - Curso de Formação de Operador
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
– Eletronuclear SA
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 503 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Radiocomunicação
RESUMO
automação devido à rapidez e à facilidade de
Os sistemas de radiocomunicação existentes no
controle a distância. Além disso,
propicia um
Brasil
ambiente
organizado,
representam
parte
considerável
dos
equipamentos auxiliares necessários para o
monitoramento
contínuo
dos
processos
de
trabalho
mais
favorecendo a segurança dos operadores.
de
produção, neste caso, da energia nas centrais
Estes
termelétricas. Em função das características dos
comunicação entre pessoas em locais diferentes,
equipamentos
máquinas posicionadas a distancia do operador
quanto
à
operacionalidade
e
observância, quanto à manutenção, bem como à
equipamentos
devem
permitir
a
ou de uma sala de controle.
substituição por equipamentos tecnologicamente
mais
modernos,
que
podem
incorrer
na
De acordo com [6], historicamente, o campo das
obsolescência dos mesmos, tem merecido a
comunicações
tem -se
apresentado
bastante
atenção de técnicos e engenheiros com a
promissor de idéias, praticamente desde o
finalidade de preservá-los e diminuir os custos
primeiro sistema opto-telegráfico apresentado pelo
com a depreciação. Conseqüentemente, este
físico inglês Robert Hooke, em 1684, à Royal
trabalho visa a estudar os principais aspectos
Society de Londres.
operacionais e de manutenção dos equipamentos
como
Cem anos mais tarde, o engenheiro francês
apresentar valores indicativos da vida útil dos
Claude Chappe construiu mais de 500 estações
mesmos para efetuar os cálculos de depreciação.
de sinalização na França, que vieram a tornar-se
Estima-se a vida útil em 20 anos.
a primeira rede organizada de telecomunicações.
correlatos
à
radiocomunicação,
bem
Além disso, com a invenção do telefone, com
I. INTRODUÇÃO
Grahan Bell no século XIX, a instalação dos
A utilização dos sistemas de radiocomunicação
primeiros cabos submarinos, a evolução de
dos transceptores VHF,UHF,FM, AM, Celulares,
dispositivos eletrônicos cada vez menores e a
Pagers e PABX correspondem ao conjunto de
transmissão de voz via satélite(1957), o campo
equipamentos
das
auxiliares
necessários
à
radiocomunicações
e
sofreu
implantação
nas
uma
grande
monitorização assistida de todas as etapas de
expansão
unidades
de
produção de energia nas centrais termelétricas,
produção industriais, principalmente, depois que
permitindo a melhoria dos sistemas de controle e
G. Marconi demonstrou a capacidade global deste
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 504 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
meio para propagação em alta freqüência (HF)
A
ENGESBRA
Telecomunicações
Ltda
foi
entre 3 MHz e 30 MHz.
fundada em 1987 e, atualmente, destaca-se na
venda de rádios bidirecionais Motorola.
No Brasil, esta expansão e modernização dos
sistemas
radiocomunicadores
na
Segundo [3], devido às recentes tecnologias de
década de 1950, face ao interesse do governo
compressão de dados e voz, ao longo da década
federal
das
de 1990, algumas operadoras de telecomunicação
telecomunicações e elétrico com a finalidade de
estão substituindo a tecnologia de comutação por
atender o aumento da população e do consumo
circuito para a tecnologia da rede única baseada
de energia elétrica e, com isso, minimizar a
em
possibilidade do racionamento de energia em
confiabilidade, a sensibilidade e o alcance do
decorrência
sistema, sem fios, via satélite. Neste meio,
na
expansão
da
iniciou-se
do
estiagem
setor
nos
principais
reservatórios de centrais hidrelétricas no país.
pacotes
destacam-se
digitalizados,
a
tecnologia
aumentando
WAP
a
(Wireless
Application Protocol) e redes mais velozes, como
Novos
investimentos
principalmente,
têm
sido
efetuados,
na implantação das centrais
termelétricas devido à característica peculiar de
possuírem
menor
prazo
para
entrada
EDGE
(Enhanced
Evolution)
e
GPRS
Data
Rates
(General
for
Packer
Global
Radio
Service).
em
operação, de acordo com [1, 2], bem como
II. CARACTERÍSTICAS
garantir a segurança e a monitorização continuada
A radiocomunicação pode ser efetuada através de
e total dos processos. Para tanto, foram instituídos
módulos
o Programa Prioritário das Termelétricas e o
divididos em três partes: emissor, transmissor e
Programa de Expansão e Modernização dos
receptor.
de
comunicação
ou
transceptores,
Sistemas de Radiocomunicação.
É importante ressaltar que estes equipamentos
No mercado, dentre os fabricantes de linhas de
operam em conjunto, devendo-se ajustar a faixa
comutação por circuito, base da comunicação
de freqüência de operacionalidade de cada um de
telefônica
forma a evitar ruídos, ou seja, interferência.
e
redes
de
informações,
têm-se
destacado: ENGESBRA e Sul America Philips.
Para VHF, as freqüências abrangem de 30 MHz a
A Sul America Philips atua no mercado desde
300 MHz. Para UHF, de 300 MHz a 3.000 MHz e,
1971, iniciando suas atividades com a instalação
acima de 3.000 MHz, corresponde às Microondas
de
[6]. Estas últimas apresentam grande aplicação
centrais
telefônicas
CPA
(Controle
por
Programa Armazenado), tais como a TELESP,
nas indústrias aeronáutica e aeroespacial.
TELERJ, entre outras.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 505 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
O alcance máximo para VHF é de 200 milhas,
NBR
7875:
estabelece
prescrições
enquanto que, para UHF e microondas, pode
referentes ao instrumento de medição de
atingir até 600 milhas.
tensão
campo de radiointerferência na
faixa de 0,15 a 30 MHz.
•
Ao longo da trajetória percorrida pelas ondas de
NBR 12939: fixa características técnicas
rádio, podem ocorrer perdas devido à atenuação
mínimas exigíveis para a interface entre
ou absorção dos raios pelas chuvas, neve ou
equipamentos de comunicação de dados
“fog”, vapor d’água ou oxigênio, desvanecimento
(ECD) e a rede telefônica pública, para
tipo multipercurso em função da existência de
velocidade de transmissão de sinal de
obstáculos naturais (montanhas), do período
dados de até 20.000 bit/s;
•
(horas matinais nos meses quentes) e das
tempestades solares.
NBR 9611: padroniza código brasileiro de
caracteres a ser usado em sistemas de
processamento de dados, sistemas de
Dentre
os
equipamentos
utilizados
para
a
comunicação e equipamentos associados
radiocomunicação, destacam -se: o transceptor
portátil
(microfone
e
alto-falante,
Pagers
para intercâmbio de informação;
•
e
NBR
13083:
fixa
requisitos
técnicos
Celulares, por indivíduo); o transceptor móvel
mínimos exigidos das Centrais Privadas de
(antena, alimentação, microfone e alto-falante, em
Comutação Telefônica ( CPCT ), cujas
carros e caminhões ); e Estação Fixa/Repetidora
ligações são Controladas por Programa
(antenas para transmissão em UHF / VHF / FM,
Armazenado ( CPA ) e que utilizam
Codificadores e Internet na sala na central
tecnologia de estado sólido de forma
termelétrica); e sistemas PABX para envio de
preponderante para o desempenho de
mensagens.
suas funções de controle das ligações.
No Brasil, de acordo com as normas ABNT, os
Somente os transceptores portáteis funcionam
sistemas
estão
com baterias ou pilhas, devendo-se atestar a
seguintes
durabilidade das mesmas e evitar que vazem no
de
padronizados,
radiocomunicação
contemplando
as
normas:
•
interior dos compartimentos, comprometendo a
NBR 8765: fixa as condições exigíveis
vida útil do equipamento.
para os equipamentos em VHF/UHF, com
•
capacidade de 24 canais telefônicos,
Os transceptores móveis funcionam conectados à
operando nas faixas designadas para
bateria dos carros e caminhões, devendo-se evitar
atender serviços públicos;
mantê-los em ambientes quentes devido à
NBR 10620: prescreve limites e métodos
insolação, pois pode danificar os sensores.
de
medição
eletromagnética
de
de
interferência
receptora
radiodifusão e de televisão;
de
Os
transceptores
fixos/repetidoras
funcionam
diretamente conectados à rede elétrica, devendo-
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 506 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
se assegurar a existência de estabilizadores
eletrônicos e falhas no fornecimento de
confiáveis para evitar sobrecarga de corrente e
energia;
tensão de forma a não queimar os circuitos
•
eletrônicos internos.
Efetuar pequenos reparos e mudanças nas
antenas ou nas estruturas das torres para
evitar perdas de potência;
II.1. TIPO EMISSOR
•
Afastar galhos e cortar árvores;
O emissor, que pode ser móvel ou não, contempla
•
Trabalhar em equipes de testes nas
todos
os
equipamentos
capacitados
para
centrais
adjacentes
localizadas
converter os sinais analógicos e/ou digitais em
proximidades
ondas
receptoras/repetidoras,
eletromagnéticas
com
freqüência
e
comprimento de onda definidos. Normalmente, os
esclarecer
sinais são utilizados para a monitorização do
reportadas;
funcionamento de equipamentos.
•
as
Manter
das
centrais
procurando
falhas
contínua
nas
encontradas
observância
e
dos
dispositivos eletrônicos de microondas e
II.2. TIPO TRANSMISSOR
circuitos
O transmissor, constituído por conversores e
internos
dos
transceptores móveis e portáteis, bem
antenas, permite a transmissão destes sinais
como
eletromagnéticos a distâncias limitadas pela
potência dos conversores.
integrados
do
estado
operacional
e
de
conservação das fontes elétricas;
•
Procurar evitar o acúmulo de poeira e
sujeira, o desgaste e/ou envelhecimento
II.3. TIPO RECEPTOR
precoce dos circuitos dos sensores nos
O receptor, que também pode ser móvel ou não,
realiza o trabalho inverso do emissor, convertendo
os sinais eletromagnéticos em sinais analógicos
equipamentos;
•
desprovidos de pára-raios ou permissíveis
e/ou digitais, que podem ser interpretados
à existência de animais e insetos.
diferentemente dependendo da interface utilizada.
III. MANUNTEÇÃO PREVENTIVA
Neste tipo de manutenção, no sistema de
radiocomunicação remota e sem atendentes,
deve-se efetuar de forma a descobrir eventuais
defeitos antes que eles causem as falhas reais,
evitando interromper o serviço, a destacar:
•
Patrulhar e inspecionar periodicamente a
linha da central repetidora, para evitar
perdas de sinal, falhas dos equipamentos
Evitar instalar os equipamentos em lugares
IV. MANUNTEÇÃO CORRETIVA
Neste tipo de manutenção, pode ocorrer uma
interrupção do serviço, sendo a falha prontamente
localizada e as unidades defeituosas recolocadas,
se necessário. É mais comum nos transceptores
de transmissão, nas salas das repetidoras e nos
terminais de microondas. Pode-se destacar:
•
Ajustar os amplificadores, de forma a
manter
os
ganhos
adequados
freqüências características;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 507 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
e
•
Corrigir os equivalentes de transmissão
drasticamente,
dos
equipamento para fins de depreciação.
circuitos
externos,
internos
e
e
encurtar
a
vida
útil
do
individuais;
•
•
Corrigir os chaveamentos defeituosos na
REFERÊNCIAS
rede de comunicações, nas mesas de
[1] C & I – Controle e Automação, Grupos
testes e painéis. O uso de “stand-by” é
Encontram Dificuldade para Viabilizar Projetos de
recomendável;
Geração Termelétrica, pp 82, julho de 2000.
Efetuar a adequabilidade das variações
permissíveis da freqüência nas centrais
[2] C & I– Controle e Automação,Automação no
repetidoras.
Setor
conformidade
com
–
Tendência
para
Integração das Células, pp 26, agosto de 2000.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Em
Sucroalcooleiro
as
caraterísticas
operacionais e da enorme diversidade destes
[3] P & S – Produtos e Serviços, Publicação
com as mais diversas aplicações, considerando as
BANAS, Fornecedores de radiocomunicação,pp
condições do meio, pode-se obter a seguinte
25 e 77, junho de 1999.
tabela:
[4] Word Telecom, IDG Computer Word do Brasil,
Vida útil dos Equipamentos Esperada
pp 22, ano III, no. 27, outubro 2000.
para efeito de depreciação, em anos
Comutação
15
[5] Castilho, A . , Relatório de Estágio – Embraer,
Escola Federal de Engenharia de Itajubá, abril de
(transmissor/receptor)
Estação de Comutação
15
1987.
Celulares
12
[6]
Antenas
15
Telecomunicações, Editora Guanabara Dois S.A.,
Postes
30
pp 716 - 724, Rio de Janeiro, RJ, 1980.
Cabos Aéreos
30
Cabos Subterrâneos
40
Cabos Blindados
30
Fios Aéreos
25
Unidades Portáteis
6
Pilhas
2
Baterias
2
Hamsher
D.
H.,
Sistemas
de
A introdução de novos equipamentos, resultando
na obsolescência tecnológica dos existentes e,
por conseguinte, em grandes retiradas de tal
instalação, pode alterar este quadro, talvez
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 508 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Refrigeração de Emergência do Núcleo do Reator
RESUMO
normalmente em operação, são realizados testes
O Sistema de Refrigeração de Emergência do
periódicos com critérios de aceitação bem
Núcleo é o nome dado a um conjunto de sistemas
definidos. O projeto destes sistemas atende
de segurança que foram projetados para fazer
alguns critérios que estabelecem, além de
frente a um acidente básico de projeto. A quebra
duplicidade de sistemas, meios diferentes para
de uma linha de vapor no final de um ciclo de
chegar a um mesmo fim. Como conseqüência de
combustível levaria o Reator a uma condição
que todos os equipamentos que compõem este
bastante insegura em função da diminuição da
sistema são de classe nuclear e, com base na
margem de desligamento do mesmo, da mesma
experiência, podemos concluir que a vida útil de
maneira que a quebra de uma linha do Sistema de
40 anos como prognosticada pelos fabricantes é
Refrigeração do Reator colocaria em risco o
aceitável.
resfriamento
condições,
do
o
Núcleo
Sistema
do
de
Reator.
Nestas
Refrigeração
de
I. BASES DE PROJETO
Emergência do Núcleo atuaria no sentido de
O Sistema de Refrigeração de Emergência do
aumentar a margem de desligamento do Reator e
Núcleo é projetado de forma a satisfazer diversos
garantir
critérios de segurança e confiabilidade, dentre os
seu
resfriamento.
Refrigeração
de
compreende
os
O
Emergência
sistemas
Sistema
do
de
de
Reator
Injeção
quais:
de
Segurança, Remoção de Calor Residual e
I.1.
Acumuladores. Todos os equipamentos que
COMMISSION
compõem estes sistemas estão localizados nos
NORMA
Edifícios de Segurança da Usina, que são
construídos
segurança.
atendendo
A
normas
alimentação
rígidas
elétrica
de
LIMITES
‘NUCLEAR
–
NRC”
CRF
50
REGULATORY
ESTABELECIDOS
PARA
CONDIÇÕES
NA
DE
ACIDENTES
•
temperatura máxima do encamisamento =
1204 °C;
destes
sistemas faz parte do sistema de alimentação
10
DA
•
Durante um acidente, há a formação de H2
elétrico de segurança, que tem garantida a
pela reação do Zircaloy dos Elementos
alimentação elétrica, mesmo sem nenhum suporte
Combustíveis com a água. A máxima
externo de energia. Para garantir a operabilidade
quantidade de H2 gerada devido a esta
destes sistemas, visto que os mesmos não estão
reação deverá ser menor do que 1% de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 509 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
todo o H2 que poderia, teoricamente, ser
III.1. OPERAÇÃO NORM AL
gerado
Durante a operação normal da usina, o sistema
no
interior
do
envoltório
de
contenção;
fica alinhado para uma injeção de segurança, e
A oxidação máxima do encamisamento
somente uma das bombas de recirculação do
deverá ser menor que 17% da espessura
tanque de injeção de boro fica em operação para
do encamisamento;
que não ocorra precipitação da solução de ácido
O sistema deve ser capaz de prover um
bórico no interior do tanque.
resfriamento de longo termo;
•
O núcleo deve manter uma geometria que
propicie
o
seu
resfriamento,
mesmo
III.2. FASE DE INJEÇÃO
O objetivo desta fase é inserir reatividade negativa
no Núcleo do Reator e recobrir o mesmo de modo
durante acidente.
a permitir o seu resfriamento.
I.2. CRITÉRIO DE FALHA ÚNICA
•
O Sistema de Refrigeração de Emergência
Nesta fase, a água borada vinda do Tanque de
do
o
Água de Recarregamento é enviada para o
resfriamento de emergência do núcleo
Núcleo do Reator através das pernas frias e
mesmo com a ocorrência de uma única
injetadas diretamente no Vaso do Reator. Durante
falha ativa ou passiva durante a fase de
os 3 minutos iniciais de injeção, a água é injetada
recirculação.
pelo Sistema de Injeção de Segurança na perna
Núcleo
é
capaz
de
manter
fria passando pelo tanque de injeção de boro,
arrastando ácido bórico a aproximadamente
I.3. MARGEM DE DESLIGAMENTO
•
A
atuação
adequada
do
Sistema
21.000 ppm, de modo a combater inserções de
pelo
reatividade positiva, como as que ocorrem no
meno,s 5 DeltaK/K, com todas as barras
caso de quebra da linha de vapor principal. Após
inseridas, exceto a mais reativa.
esse tempo, é iniciada a injeção direta no Vaso do
possibilitará
a
manutenção
em,
Reator pelo Sistema de Injeção de Segurança.
II. FUNÇÕES DO SISTEMA
O Sistema de Refrigeração de Emergência do
Núcleo proporciona o resfriamento de emergência
Se a pressão do SRR atingir valores inferiores a
52,7 Kg/cm2, teremos a injeção dos Acumuladores
de
nas pernas frias. Caso a pressão caia ainda mais
desligamento nos casos de acidentes com perda
e alcance valores inferiores a 10 Kg/cm2, teremos
de refrigerante do reator ou quebra da linha de
também a descarga das Bombas do Sistema de
vapor principal.
Remoção de Calor Residual diretamente no Vaso
do
núcleo
e
aumenta
sua
margem
do Reator.
III.
DESCRIÇÃO
SISTEMA
OPERACIONAL
DO
Para
grandes
rupturas
no
Sistema
de
Refrigeração do Reator, a sua despressurização é
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 510 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
bem rápida, e os Acumuladores iniciariam a sua
Volume total
injeção em torno de 10 a 12 segundos após o
Concentração de boro
1,08 x 10 6 litros
2000 ppm
início do acidente.
IV.2. TANQUE DE INJEÇÃO DE BORO
Características
III.3. FASE DE RECIRCULAÇÃO - PERNA FRIA
Volume total
3,41 x 10 3 litros
A mudança para esta fase deve ser iniciada
Pressão de projeto
192,33 Kg/cm2
quando for atingido o ponto de alarme de nível
Temperatura de operação
muito
baixo
no
Recarregamento,
Tanque
desde
que
de
Água
exista
de
nível
Concentração de boro
adequado no Poço do Envoltório de Contenção.
Aquecedores
68,3 °C - 79,4 °C
20000 ppm - 22500
ppm
12 Externos
(elétricos) 12 KW
Nesta fase, a água borada que vazou do Sistema
de Refrigeração do Reator para o Poço do
IV.3. TANQUE DE SURTO DE INJEÇÃO DE BORO
Envoltório de Contenção é recirculada para o
Características
núcleo através das pernas frias e de injeção
Volume total
diretamente do vaso do reator. Agora, o objetivo é
Temperatura de operação
remover o calor de decaimento radioativo do
Núcleo do Reator.
III.4. FASE DE RECIRCULAÇÃO - PERNA QUENTE
Concentração de boro
Aquecedor
283,9 litros
68,3 °C - 79,4 °C
20000 ppm - 22500
ppm
6KW Imersão
(elétrica)
Nesta fase, a água borada que vazou do Sistema
de Refrigeração do Reator para o Poço do
IV.4. BOMBAS RECIRCULAÇÃO DE INJEÇÃO DE
Envoltório de Contenção é recirculada para o
BORO
núcleo através, somente, das pernas quentes.
Características
Agora, o objetivo é estabelecer e manter a
Tipo
condição de subresfriamento no núcleo, além de
Pressão de projeto
remover o ácido bórico depositado nas estruturas
Pressão de descarga máxima
superiores do mesmo, trazendo este ácido bórico
Temperatura de operação
de volta para a água que está resfriando o núcleo.
Fluxo de projeto
centrífuga
10,5 Kg/cm2
3 Kg/cm2
68,3 °C - 79,4 °C
75,7 lpm
A mudança para esta fase deve ser executada
cerca de 24 horas após a ocorrência do acidente.
IV.5. BOMBAS DE INJEÇÃO DE SEGURANÇA
Características
IV. DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
Tipo
Pressão máxima de descarga
IV.1. TANQUE DE ÁGUA DE RECARREGAMENTO
Fluxo de descarga
Centrífuga
152 Kg/cm2
2,65 x 10 3 lpm
Características
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 511 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
IV.6. ACUMULADORES
Objetivo da Proteção: atenuar a perda do
Característica
refrigerante e os seus efeitos, além de servir de
2
Pressão de operação
52,7 kg/cm
reserva para a quebra da linha de vapor.
49 °C
Temperatura de operação
Volume normal
35400 litros
Concentração de boro
2000 ppm
VI. ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS
As
Especificações
Técnicas
são
requisitos
regulados pela Comissão Nacional de Energia
V. INSTRUMENTAÇÃO
Nuclear, principalmente para os sistemas de
São vários os intertravamentos existentes entre as
segurança, que têm que ser cumpridos pelo
válvulas
Operador sob pena de multas e suspensão da
do
Sistema
de
Refrigeração
de
Emergência do Núcleo para fazer frente aos
Licença de Operação.
vários modos de operação.
Para o Sistema de Refrigeração de Emergência
Os Tanques de Injeção de Boro e seu Tanque de
do Núcleo são as seguintes as Especificações
Surto possuem controle de temperatura.
Técnicas aplicadas:
Geração do Sinal S - Sinal de Atuação de Injeção
VI.1. REATOR NÃO PODERÁ SER CRITICALIZADO
de Segurança:
A
Manual:
ESTEJAM SATISFEITAS:
Coincidência de 1 e 2 chaves
MENOS
•
QUE
AS
SEGUI NTES
CONDIÇÕES
O Tanque de Recarregamento contém não
Alta Pressão no Envoltório de Concentração:
menos que 1.040.000 litros (275.000
Coincidência:
2/3 canais
galões) de água com uma concentração de
Valor de Atuação:
0,28 kg/cm2
boro de, pelo menos, 2000 ppm.
Objetivo da Proteção: evitar liberação de produtos
•
O Tanque de Injeção de Boro contém não
radioativos, limitando a pressão no interior do
menos que 3.400 litros (900 galões) de
envoltório de contenção.
11,5 a 13 % por peso (20.000 a 22.500
ppm de boro) de solução de ácido bórico a
Baixa Pressão na Linha de Vapor Principal:
uma temperatura de, pelo menos, 63 °C
Coincidência: 2/3 canais em 1/2 linhas de vapor
(145 °F). Dois canais de aquecimento de
Valor de Atuação:
42 kg/cm2
linha devem estar disponíveis para o
caminho de fluxo.
Objetivo da Proteção: neutralizar inserção de
•
reatividade positiva no núcleo do reator.
Cada Acumulador está pressurizado a,
pelo menos, 50,4 Kg/cm2 (716,8 psig) e
Baixa Pressão no Pressurizador:
Coincidência:
Valor de atuação:
não mais que 53,3 Kg/cm2 (758,1 psig) e
2/4 canais
contém um mínimo de 34.990 litros
2
122,15 kg/cm
(1235,3 pés cúbicos) ou um máximo de
35.810 litros (91264,5 pés cúbicos) de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 512 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
água com uma concentração de boro de,
operável dentro de 24 horas, e a outra
pelo menos 1900 ppm. Nenhum dos
bomba de remoção de calor residual seja
Acumuladores pode ser isolado, exceto
demonstrada operável.
•
como descrito no item “g” abaixo.
•
Duas bombas de remoção de calor
fora de serviço, desde que seja restituído
residual juntamente com suas válvulas e
para o estado operável dentro de 48 horas.
•
tubulações associadas estão operáveis.
•
•
Um trocador de calor residual pode estar
Qualquer
válvula
necessária
ao
Duas bombas de injeção de segurança
funcionamento do sistema durante e após
juntamente
as condições de acidente pode estar
com
suas
válvulas
e
tubulações associadas estão operáveis.
inoperante desde que seja restituído ao
Dois
estado de operável dentro de 24 horas, e
Trocadores
juntamente
com
de
Calor
suas
Residual
válvulas
todas
e
as
válvulas
no
sistema
que
proporcionam a função redundante sejam
tubulações associadas estão operáveis.
demonstradas operáveis.
Durante operação em potência, os requisitos
•
Durante operação normal, um canal de
acima podem ser modificados como descrito
aquecimento do tanque de injeção de boro
abaixo
que
e / ou um canal de aquecimento de linha
qualquer um dos seguintes componentes fique
pode estar inoperável por 30 dias desde
inoperante a qualquer momento. Se o sistema não
que as temperaturas do tanque e dos
é restabelecido para atingir os requisitos acima,
caminhos de fluxo sejam verificadas e
dentro dos períodos especificados, o reator deve
estarem ≥ 63 °C (145 °F) pelo menos a
ser desligado sendo mantido a temperaturas e
cada 6 horas. Caso contrário, desligar o
pressões
Reator dentro de 12 horas.
na
especificação
de
0%
de
para
permitir
potência,
utilizando
procedimentos normais de operação. Se os
requisitos não estão satisfeitos dentro de 48 horas
VII. MANUTENÇÃO PREDITIVA
adicionais, o sistema deve ser resfriado utilizand-
Toda
se os procedimentos normais de operação.
Especificações Técnicas do Relatório Final de
•
•
•
planta
nuclear
por
exigência
das
Um acumulador pode ser isolado por um
Análise de Segurança – RFAS - possui um
período que não exceda 4 horas.
Programa de Testes Periódicos em Serviço. Este
Uma bomba de Injeção de Segurança
programa prevê testes periódicos em todos os
pode estar fora de serviço, desde que a
sistemas e equipamentos relacionados com a
bomba seja restituída para o estado
segurança da planta, sendo o mais importante
operável dentro de 24 horas, e a bomba
deles o Sistema de Refrigeração de Emergência
restante seja demonstrada operável.
do Núcleo.
Uma bomba de remoção de calor residual
pode estar fora de serviço, desde que a
bomba seja restituída para o estado
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 513 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
VIII. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Dos sistemas que compõem o Sistema de
Refrigeração de Emergência do Núcleo, somente
o Sistema de Remoção de Calor Residual opera
durante condições de partida e parada, sendo que
os demais somente em condições de emergência.
Por operarem muito pouco, mais em condições de
testes, estes sistemas apresentam um número
muito reduzido de manutenções corretivas.
As manutenções corretivas mais comuns são
devido a vazamentos nas selagens das Bombas
de Injeção de Segurança e troca de gaxetas em
válvulas.
Devido ao sistema primário possuir boro, mesmo
os mínimos vazamentos são logo detectados em
função da cristalização do boro nas superfícies.
Para vazamentos maiores, além das mudanças
nas condições operacionais dos sistemas, eles
são facilmente detectados ou pelos sistemas de
detecção de vazamentos, ou pelos sistemas de
monitoração de áreas.
IX. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil do Sistema de Refrigeração de
Emergência do Núcleo como informada pelo
fabricante/projetista da usina é de 40 anos,
principalmente
em
função
dos
critérios
de
fabricação dos componentes de classe de
segurança nuclear.
REFERÊNCIAS
CFOL - Curso de Formação de Operador
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
– Eletronuclear SA
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 514 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Refrigeração do Reator
RESUMO
específico é feito uma descrição da operação do
O Sistema de Refrigeração do Reator numa usina
sistema, considerando condições de partida da
nuclear tem tarefas operacionais, como de
planta, operação a potência e a parada. Da
segurança. Ele é o centro do sistema e é nele que
manutenção é feito uma descrição considerando
se encontra o Reator Nuclear que é chamado de
os principais programas de manutenção para este
coração da usina. Ele é um sistema fechado e
sistema. Uma análise sobre a vida útil do sistema
fisicamente está localizado dentro das grandes
é
estruturas do Envoltório de Contenção, que
equipamentos
funcionam como uma proteção para eventuais
fabricante informa que a vida útil do Vaso do
acidentes, tantos externos quanto internos. Em
Reator é da ordem de 40 anos. As primeiras
função da capacidade da usina este sistema
usinas nucleares de potência são do final da
poderá ter um, dois, três ou quatro circuitos.
década de 50 e o grande impulso do programa
Unidade com cerca de 650 MWe possui 2
nuclear mundial ocorreu nas década de 70 e 80,
circuitos; unidade com 980 MW e possui 3 circuitos
ou seja, ainda não existe uma experiência nuclear
e unidade com 1350 MWe possui 4 circuitos. Esta
que possa comprovar estas afirmativas. Com
descrição é típica para usinas com reator de água
relação aos Geradores de Vapor, tem usinas que
pressurizada - PWR, podendo ter pequenas
foram obrigadas a troca-los com apenas 20 anos
variações de uma usina para outra em função da
de uso, embora a vida útil definida pelos
filosofia de cada fabricante e do número de
fabricantes também seja de 40 anos. Desta
circuitos que cada uma. Nela está descrito as
maneira uma vida útil de 30 anos pode ser
funções do sistema, sua descrição considerando
considerada para o Sistema de Refrigeração do
os critérios de projeto, detalhes, e conexões com
Reator.
feita
com
base
na
e
experiência
a
vida
útil
de
seus
nuclear.
O
outros sistemas. Com relação aos equipamentos é
feito uma descrição sumária dos principais
I. FUNÇÕES DO SISTEMA
equipamentos como as Bombas de Refrigerante
A principal função do Sistema de Refrigeração do
do Reator, Geradores de Vapor, Pressurizador,
Reator é transportar a energia térmica gerada no
Tanque de Alívio do Pressurizador e o Reator que
Reator e pelas Bombas de Refrigeração do Reator
é tema de uma descrição específica. Com relação
até os Geradores de Vapor, onde esta energia é
a instrumentação do sistema são descritos os
transferida ao sistema secundário.
principais controles e pontos de medição de
vazão, temperatura, nível e pressão. Num item
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 515 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O sistema tem ainda as funções de remover a
transferido ao Sistema de Vapor Principal, e daí
energia
retorna às Bombas de Refrigerantes do Reator
gerada
no
combustível
devido
ao
decaimento dos produtos de fissão após o
para repetir o ciclo.
desligamento do reator, atuar como meio de
A pressão no Sistema de Refrigeração do Reator
transporte para o veneno solúvel (boro), funcionar
é controlada pelo Pressurizador, onde água e
como barreira de contenção dos produtos de
vapor são mantidos em equilíbrio por aquecedores
fissão, melhorar a economia de nêutrons no reator
elétricos e spray de água. Para reduzir as
atuando como refletor e atuando como moderador
variações de pressão no Sistema de Refrigeração
de neutrôns.
do Reator devido a contração e expansão do
refrigerante do reator, vapor é formado (pelos
II. DESCRIÇÃO DO SISTEMA
aquecedores) ou condensado (pelo spray do
O sistema consiste de circuitos de transferência
Pressurizador).
de calor conectados em paralelo ao vaso do
reator. Como já mencionado podem ser 1, 2, 3 ou
No Pressurizador há válvulas de alívio e válvulas
4 circuitos. As usinas brasileiras de Angra 1 tem 2
de segurança, que quando operadas descarregam
circuitos e Angra 2 tem 4 circuitos.
no Tanque de Alívio do Pressurizador, onde o
vapor é condensado e resfriado por uma mistura
Cada circuito contém uma Bomba de Refrigerante
com água fria vinda dos sistemas auxiliares de
do Reator e um Gerador de Vapor. Além destes
água de reposição.
equipamentos o sistema inclui um Pressurizador,
um Tanque de Alívio do Pressurizador, tubulações
e
instrumentação
necessária
ao
III. DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
controle
III.1. VASO DO REATOR
operacional do sistema.
O vaso do reator é cilíndrico, com tampa inferior
Todos
os
equipamentos
do
sistema
estão
localizados dentro do envoltório de contenção.
hemisférica soldada e tampa hemisférica superior
removível, flangeado com anéis de vedação. Este
vaso contém o núcleo e as estruturas de suporte
Durante a operação do sistema, as Bombas de
do núcleo do reator, barras de controle, barreira
Refrigeração do Reator fazem circular água
térmica e outras partes associadas diretamente
pressurizada através do Vaso do Reator e dos
com o núcleo.
circuitos de refrigeração do reator.
As barras de controle são operadas por meio de
A água que serve como refrigerante do reator,
mecanismos
moderador de nêutrons e solvente do ácido bórico
superior.
selados,
montados
na
tampa
(usado para controle de reatividade), é aquecida a
medida que passa através do reator. A água então
O vaso do reator tem tantos bocais de entrada e
flui até os Geradores de Vapor, onde o calor é
de saída quanto o número de circuitos e
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 516 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
dependendo do fabricante tem bocais específicos
para injeção de segurança. Os bocais de entrada
A base hemisférica inferior é dividida em câmara
e saída são localizados em um mesmo plano
de entrada e câmara de saída, por meio de uma
abaixo do flange da tampa superior e acima do
placa de separação vertical que vai desde a
topo do núcleo do reator. O refrigerante entra no
tampa da base hemisférica até a base do espelho.
vaso do reator através dos bocais de entrada e flui
O acesso de pessoal para inspeção e manutenção
de cima para baixo no espaço anelar entre o barril
pode ser feito tanto pela câmara de entrada (base
do núcleo da parede do vaso do reator, até a base
inferior, lado primário) como pela câmara de
do núcleo e daí flui para cima através do núcleo
separadores de umidade (parte superior, lado
até os bocais de saída. O vaso é do aço carbono
secundário) que dá acesso até o bocal de saída
com uma camada de aço inoxidável austenítico
de vapor, no topo do Gerador de Vapor. Os
em todas as superfícies em contato com o
Geradores de Vapor são instalados acima do vaso
refrigerante do reator.
do reator, pois este arranjo assegura circulação
natural para a remoção de calor residual. A
A selagem do vaso do reator é feita através de
estrutura dos Geradores de Vapor é feita de aço
anéis metálicos circulares localizados entre os
carbono. Os tubos de transferência de calor são
flanges
tampa.
de inconel, o lado primário do espelho do feixe de
Vazamentos na selagem são detectados e
tubos é revestido com inconel e as demais
coletados através de sistemas de detecção de
superfícies
vazamentos, que alarmam na Sala de Controle.
refrigerante do reator são revestidas com aço
do
vaso
do
reator
e
da
interiores
em
contato
com
o
inoxidável austenítico.
A pressão e temperatura de projetos para vasos
de pressão típicos de Angra 1 e Angra 2 são
2
o
Em média um Gerador de Vapor a 100% de
respectivamente 175 Kgf/cm e 345 C. O diâmetro
potência tem uma taxa de troca de calor de 950
médio de um bocal de saída ou entrada é cerca
MWt, com um a vazão de aproximadamente 4500
de 70 cm.
Kg/s, com a temperatura de entrada da água do
primário de 324oC e a temperatura de saída de
III.2. GERADOR DE VAPOR
287oC, pressão de operação de 157 kgf/cm2. No
Os Geradores de Vapor são idênticos, um para
lado secundário a temperatura de entrada da água
cada circuito do Sistema de Refrigeração do
de alimentação é de aproximadamente 210oC e a
Reator. O Gerador de Vapor é do tipo vertical,
temperatura do vapor de 280oC, com uma pressão
tubos em U, equipado com um separador de
de 64 Kgf/cm2 e 0,25% de umidade.
umidade. O refrigerante do reator entra por um
bocal situado na base hemisférica inferior do
III.3. BOMBA DE REFRIGERAÇÃO DO REATOR
gerador de vapor, flui através dos tubos em U
As Bombas de Refrigeração do Reator são do tipo
invertidos e sai em um segundo bocal também
centrífugas, eixo vertical estando o motor montado
situado na base hemisférica inferior.
acima do eixo da bomba.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 517 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
saturado coexistem em equilíbrio e dessa forma
Um volante de inércia está montado na parte de
mantém o sistema subresfriado, já que a
cima do eixo do motor. Quando há perda de
temperatura do Pressurizador é maior do que a do
alimentação elétrica AC para o motor, a inércia do
Sistema
volante garante a vazão de refrigerante, durante
manutenção do equilíbrio entre vapor e líquido
um período de tempo (100 segundos) suficiente
saturado permite o controle de pressão do
para assegurar a remoção de calor necessária
Sistema de Refrigeração do Reator.
de
Refrigeração
do
Reator.
A
para evitar danos ao núcleo do reator.
O Pressurizador é um vaso cilíndrico vertical, com
Uma seção de selagem do eixo da bomba
as tampas hemisféricas superior e inferior feitas
consistindo de três selos arranjados em série,
de aço carbono, com revestimento de aço
controla vazamento ao longo do eixo da bomba,
inoxidável austenítico em todas as superfícies em
de forma que o vazamento de refrigerante do
contato com o refrigerante do reator. Aquecedores
reator
é
elétricos de imersão são instalados na base do
praticamente zero. A água de selagem a alta
vaso, enquanto que as junções da linha de spray,
pressão, suprida pelo Sistema de Controle
Válvulas de Alívio e Válvulas de Segurança são
Químico e Volumétrico é injetada na bomba,
instaladas na tampa superior do vaso. Os
através de uma conexão na parede da barreira
aquecedores
térmica. Uma parte da água de selagem sobe pelo
manutenção ou substituição.
para
o
Envoltório
de
Contenção
podem
ser
removidos
para
eixo da bomba passando pelo mancal radial
inferior e pelos selos da bomba. A outra parte da
O Pressurizador é projetado para acomodar as
vazão de água de selagem desce pelo eixo da
expansões e contrações volumétricas causadas
bomba, passa pela barreira térmica, onde impede
por variações de carga. A linha de surto, que sai
que o refrigerante do reator suba pelo eixo da
da base do Pressurizador, interliga-o à perna
bomba.
quente de um dos circuitos do Sistema de
Refrigeração do Reator. Durante expansões
Estas bombas normalmente são de um único
volumétricas (devidas a aumento de temperatura)
estágio com uma pequena altura manométrica,
o sistema de spray, cuja água vem das pernas
cerca de 80m a 90m, porém, com uma grande
frias do Sistema de Refrigeração do Reator,
capacidade de fluxo 360.000 lpm a 450.000 lpm.
condensa
Usam motor de indução gaiola de esquilo,
Pressurizador, evitando que a pressão atinja o
refrigerados a ar com potência média de 6 MWe
valor de atuação das Válvulas de Alívio. As
cada uma.
Válvulas de Spray são moduladas pelo Sistema
de
parte
Controle
de
do
vapor
Pressão
existente
do
no
Pressurizador,
III.4. PRESSURIZADOR
podendo ser operadas manualmente da sala de
O Pressurizador é o local no Sistema de
controle. Durante contrações volumétricas do
Refrigeração do Reator onde vapor e líquido
Sistema
de
Refrigeração
do
Reator,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 518 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
a
transformação de água em vapor e conseqüente
uma válvula de isolação a montante. As Válvulas
geração de vapor por atuação automática dos
de Alívio fazem parte do controle de pressão do
aquecedores, mantém a pressão acima do valor
Sistema de Refrigeração do Reator, podendo ser
em que ocorre o desligamento do reator por baixa
operadas manualmente pelos operadores da Sala
pressão.
de Controle.
A
pressão
e
temperatura
de
projeto
do
Válvulas
de
Segurança
são
operadas
automaticamente quando a pressão atinge níveis
C respectivamente. A capacidade dos
pré-ajustados e seu fechamento é feito por ação
Pressurizador é de aproximadamente 175 Kgf/cm
e 360
As
2
0
aquecedores é função da capacidade da planta,
de molas.
para uma planta semelhante a Angra 1 é de cerca
de 1.000 KWe, para Angra 2 é de cerca de 2.000
III.6. TANQUE DE ALÍVIO DO PRESSURIZADOR
KWe.
A função principal do Tanque de Alívio do
Pressurizador é receber, condensar e resfriar a
III.5. VÁLVULAS
descarga das válvulas de alívio e de segurança do
O Sistema de Refrigeração do Reator possui
Pressurizador.
relativamente poucas válvulas no processo. As
Pressurizador também recebe as descargas de
mais importantes são as Válvulas de Spray,
válvulas
Válvulas de Alívio e Válvulas de Segurança.
localizados dentro do envoltório de contenção.
As Válvulas de Spray estão conectadas nas linhas
O
de Spray e são usadas quando o Sistema de
descarregado
no
Controle de Pressão necessita diminuir a pressão,
Pressurizador
através
o que é feito pela abertura destas válvulas para
chuveiros localizados abaixo do nível de água no
borrifar água mais fria na atmosfera de vapor
tanque.
de
vapor
O
Tanque
segurança
originário
de
do
Tanque
de
de
Alívio
outros
do
sistemas
Pressurizador
de
um
é
Alívio
do
conjunto
de
dentro do Pressurizador. Estas válvulas tem um
dispositivo que permite um fluxo mínimo para
Este arranjo permite que o vapor se condense
evitar choque térmico nos bocais e manter a
devido a mistura com água no tanque de alívio do
concentração de boro no Pressurizador o mais
Pressurizador, que normalmente está a uma
próximo possível da do sistema.
temperatura baixa. Um sistema auxiliar faz o
resfriamento do tanque após uma descarga de
Tanto as Válvulas de Alívio como de Segurança
vapor do Pressurizador.
fazem parte do sistema de controle e proteção de
pressão do Sistema de Refrigeração do Reator.
Discos de ruptura são instalados no tanque de
Elas estão conectadas a linhas que saem do
alívio do Pressurizador para proteger o mesmo de
Pressurizador e a descarga vai para o Tanque de
uma sobrepressão.
Alívio do Pressurizador. As Válvulas de Alívio não
são parte dos sistemas de segurança e possuem
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 519 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Uma atmosfera de nitrogênio a baixa pressão é
mesmos sensores também enviam sinais para o
normalmente mantida no tanque.
sistema de proteção.
IV. INSTRUMENTAÇÃO
V. OPERAÇÃO
Nas pernas quentes e frias do Sistema de
Considerando a condição mais crítica, que é
Refrigeração do Reator são instalados termopares
aquela quando a usina vem de uma longa parada
para medir as temperaturas. Estas temperaturas
para manutenção, como por exemplo, troca de
transmitidas pelos detetores são usadas para
elementos combustíveis. Nesta condição, o reator
desenvolver sinais de ∆T e Tmed para os
está na pressão atmosférica e a temperatura de
sistemas de proteção e controle. A partir destes
50 oC.
sinais, o sistema de proteção computa o ∆T do
refrigerante do reator - temperatura da perna
A partida da condição subcrítica/fria segue os
quente (TH), menos a temperatura da perna fria
seguintes passos:
(TC) - e a temperatura média do refrigerante do
•
Desgaseificação e suspiro do Sistema de
reator (Tmed). O ∆T e Tmed de cada circuito é
Refrigeração do Reator, enchimento com
indicado no painel principal. O sinal de ∆T e Tmed
refrigerante;
de cada circuito pode atuar alarmes no painel
•
Refrigeração do Reator;
principal. O sinal de temperatura média ainda é
usado nos controles de nível do PZR, no sistema
Teste de estanqueidade do Sistema de
•
Aquecimento do Sistema de Refrigeração
de desvio de vapor, sistema das barras de
do Reator através da operação das
controle e outros controles da planta.
Bombas de Refrigeração do Reator e
aquecimento
da
Os sinais de temperatura média individual são
principal
usados em lógicas de bloqueios e sistemas de
aproximadamente 6 kgf/cm2;
•
proteção.
com
tubulação
uma
do
pressão
vapor
de
Diluição do Sistema de Refrigeração do
Reator;
Para condições de partida e parada existem
•
Criticalidade do Reator;
sensores especiais de temperatura.
•
Aquecimento da Turbina;
•
Sincronismo;
•
Aumento de potência do Gerador até
Indicações de pressão dos circuitos são usados
também para intertravamentos e sistemas de
100%.
proteção e controle.
Nas variações de carga em usinas nucleares
O Sistema de Controle de Pressão do Sistema de
normalmente procura-se fazer variações rápidas,
Refrigeração do Reator utiliza de sensores de
em forma de degrau (com tamanho limitado), que
pressão
acontecem por exemplo no caso de perturbações
instalados
no
Pressurizador.
Estes
na rede ou variações lentas em forma de rampa,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 520 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
que acontecem nas operações de seguimento de
largamente treinados pela equipe de operação,
carga (ciclo dia/noite). No primeiro caso usa-se as
pois
barras de controle e no segundo caso, variando a
secundário e se não conduzido corretamente
concentração de boro do sistema.
poderá levar a liberação de contaminação para o
envolvem
contaminação
do
circuito
meio ambiente.
VI. MANUTENÇÃO PREDITIVA
Como a maioria dos equipamentos do Sistema de
das
Refrigeração do Reator não tem redundantes, a
Especificações Técnicas do Relatório Final de
exemplo da maioria dos sistemas de uma planta
Análise de Segurança - RFAS, possui um
nuclear, quando das paradas para recarga, as
Programa de Testes Periódicos em Serviço. Este
principais válvulas como do Spray, Alívio e de
programa prevê testes periódicos em todos os
Segurança, sofrem testes especiais, da mesma
sistemas e equipamentos relacionados com a
maneira que as Bombas de Refrigeração do
segurança da planta e naqueles como o Sistema
Reator que passam por inspeções no sistema de
de Refrigeração do Reator que são importantes
selagem com troca dos selos.
Toda
planta
nuclear
por
exigência
para a operação e confiabilidade da unidade.
VII. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Além do Programa de Inspeção e Testes
O Sistema de Refrigeração do Reator em virtude
Periódicos, há programas específicos por exemplo
do pequeno número de equipamentos e de sua
para monitoração de trocadores de calor, onde
operação
são feitos testes não destrutíveis para predizer as
corretiva.
contínua,
tem
pouca
manutenção
condições dos tubos e paredes dos mesmos, da
mesma maneira que há um programa de controle
A experiência mostra que as Válvulas de Spray e
de vibrações em bombas e análise de óleos de
Válvulas de Alívio são os equipamentos com o
equipamentos.
maior número de manutenções corretivas.
Para os Geradores de Vapor, a experiência
Manutenções
nuclear mostrou a necessidade de se fazer um
Refrigeração do Reator são delicadas e requerem
programa especial de testes envolvendo ECT
um planejamento muito bem feito em função da
(Eddy Current Test) nos tubos, Sludging Lancing
alta temperatura e pressão com que o sistema
no
trabalha e devido as altas taxas de doses
lado
secundário,
tratamentos
químicos,
inspeções visuais e com fibras óticas etc., que
corretivas
no
Sistema
de
radioativas.
permitem acom panhar o estado dos tubos.
Critérios definidos, com base na experiência
Sempre que possível, as manutenções neste
nuclear, mostram quando tem-se que tamponar
sistema são deixadas para oportunidades de
tubos para minimizar as chances dos incidentes
paradas
com furos de tubos. Operações com furo de tubos
combustíveis ou por alguma outra necessidade.
em
Geradores
de
Vapor
são
para
recarga
dos
elementos
incidentes
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 521 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
VIII. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
anos de uso, embora a vida útil definida pelos
A vida útil do Sistema de Refrigeração do Reator é
fabricantes também seja de 40 anos. Em função
ditada principalmente pela vida útil do Vaso do
desta experiência os programas de testes hoje
Reator. A ductilidade do vaso do reator é a sua
aplicados a estes equipamentos é bastante rígido
capacidade de poder deformar-se sob carga antes
e com critérios bem definidos.
de atingir a ruptura. A variação da temperatura de
REFERÊNCIAS
transição de frágil para dúctil, chamada de NDTT,
CFOL - Curso de Formação de Operador
está correlacionada com a exposição a nêutrons
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
rápidos sofridos pelo vaso. Para evitar tensões no
– Eletronuclear SA
vaso de pressão, a pressão do Sistema de
Refrigeração do Reator é limitada até que a
temperatura de vapor esteja suficientemente alta,
da mesma maneira que também é limitada a taxa
de aquecimento e resfriamento do Sistema de
Refrigeração
do
Reator.
As
especificações
técnicas da usina definem curvas operacionais
com
áreas
de
atuação,
que
levam
em
consideração exatamente estas relações de
temperatura e pressão.
Preso dentro do vaso do reator existem provas,
amostras de material do vaso, que são retirados
em intervalos preestabelecidos para que seja feito
uma análise dos esforços sofridos pelo fluxo de
nêutrons.
O fabricante informa que a vida útil do Vaso do
Reator é da ordem de 40 anos. Como as primeiras
usinas nucleares de potência são do final da
década de 50 e considerando que o grande
impulso do programa nuclear mundial ocorreu nas
década de 70 e 80, ainda não existe uma
experiência nuclear que possa comprovar estas
afirmativas.
Com relação aos Geradores de Vapor, tem usinas
que foram obrigadas a troca-los com apenas 20
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 522 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Resfrigeração e Purificação do Poço de Combustível Usado
RESUMO
longo termo, o mesmo deve ser tratado como um
A Piscina ou Poço de Combustível Usado numa
sistema de segurança, com fontes de alimentação
usina
armazenagem
de emergência ou fontes alternativas. Nesta
temporária dos Elementos Combustíveis Usados.
descrição, serão discutidos as funções dos
É o local onde também se fazem as inspeções,
sistemas,
testes e operações de trocas de internos dos
operação e manutenção. Também será discutido
Elementos Combustíveis. Em vários países, por
sobre a vida útil do equipamento. A experiência
ainda não possuírem um local definitivo para
nuclear tem mostrado que a vida útil dos
armazenamento dos Elementos Combustíveis
Trocadores de Calor é da ordem de 20 anos. A
Usados ou por não possuírem instalações para
vida útil dos Sistemas de Resfriamento e
reprocessamento, estas piscinas têm servido para
Purificação das Piscinas de Combustível Usados
o armazenamento definitivo, como é o caso do
é da ordem de 30 anos.
nuclear
é
o
local
de
suas
descrições,
instrumentação,
Brasil. O sistema de armazenagem da Piscina da
Usina de Angra 1 foi projetado inicialmente para
I. FUNÇÕES DO SISTEMA
armazenar 3 núcleos inteiros. Considerando que a
cada recarga se troque 1/3 dos Elementos
I.1. SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO DA PISCINA DE
Combustíveis do núcleo, sua capacidade era de 6
COMBUSTÍVEL USADO
recargas somente, pois tinha que ser mantido
Remover
sempre o espaço para uma descarga completa do
radioativo dos Elementos Combustíveis Usados,
núcleo
estocados na piscina.
em
uso
se
necessário.
Com
uma
o
calor
gerado
pelo
decaimento
modificação de projeto que permitiu usar racks
compactos, a capacidade da Piscina de Angra 1
passou para 11 núcleos completos, ou seja, 30
recargas. A capacidade da Piscina de Angra 2 é
para quatro núcleos completos, ou seja, 9
recargas.
Considerando
esta
hipótese
de
os
sistemas
de
piscina
são
armazenamento
definitivo,
resfriamento
purificação
e
da
I.2. SISTEMA DE PURIFICAÇÃO DA PISCINA DE
COMBUSTÍVEL USADO
Remover as impurezas que ficam na superfície da
água da Piscina de Combustível Usado, mantendo
uma boa visibilidade, facilitando o manuseio das
ferramentas, dos elementos combustíveis e de
seus acessórios.
projetados para uma capacidade máxima de
armazenamento.
Como
o
Sistema
de
II. DESCRIÇÃO DOS SISTEMAS
Refrigeração da Piscina de Combustível Usado é
um sistema que deverá garantir uma operação a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 523 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.1. SISTEMA DE REF RIGERAÇÃO DA PISCINA DE
Como este sistema fica num edifício que
COMBUSTÍVEL USADO
normalmente está isolado, o nível, a temperatura
O Sistema de Refrigeração da Piscina de
e as condicões da Bomba de Refrigeração são
Combustível Usado consiste basicamente de uma
monitoradas continuamente por instrumentações
bomba centrífuga, um trocador de calor, um
específicas, e qualquer anormalidade soará um
desmineralizador
alarme na Sala de Controle.
de
leito
misto,
um
filtro,
instrumentação, tubulações e válvulas associadas.
Ele é requerido estar em operação contínua
A descarga da Bomba de Refrigeração da Piscina
enquanto houver elemento combustível estocado
de Combustível Usado pode ser enviada para um
na Piscina de Combustível Usado.
Desmineralizador de Leito Misto e/ou Filtro,
promovendo a purificação e limpeza da água da
Toda usina possui, no mínimo, um sistema de
piscina.
retaguarda, sendo que várias delas possuem dois
trens completos do Sistema de Refrigeração da
Em operação normal, a Bomba de Refrigeração
Piscina de Combustível Usado.
succiona e descarrega de volta na PCU, passando
apenas pelo Trocador de Calor. Mas podem
Durante a operação normal, a Bomba de
ocorrer casos em que parte da descarga da
Refrigeração succiona da piscina cerca de 1 metro
Bomba de Refrigeração seja desviada para o
abaixo do nível normal. A descarga da bomba é
Desmineralizador de Leito Misto e/ou para o Filtro.
enviada de volta para a PCU passando pelos
tubos do trocador de calor que recebe na sua
Na linha de descarga da Bomba de Refrigeração,
carcaça Água de Refrigeração de Componentes.
dentro da piscina, existe um dispositivo para
A descarga é feita por baixo, a aproximadamente
impedir o efeito sifão que poderia levar à
2 metros do topo dos elementos combustíveis.
drenagem acidental da piscina caso a bomba se
danificasse,
uma
vez
que
estas
bombas
A fonte fria deste sistema, o Sistema de
normalmente estão num piso inferior ao piso da
Refrigeração dos Componentes, é um sistema de
piscina. Este dispositivo é anti-sifão e consiste em
segurança que possui suas bombas e toda a
um pequeno furo feito na linha de descarga da
instrumentação
bomba de refrigeração, cerca de 60 cm abaixo no
alimentadas
pelos
Geradores
Diesel de Emergência.
nível normal. Com isso, a drenagem será
interrompida numa cota muito próxima da normal.
Da mesma maneira, o Sistema de Resfriamento
da Piscina de Combustível Usado também tem
O filtro da Piscina de Combustível Usado é de
sua alimentação elétrica alinhada para o sistema
0,45 micra e deve ser trocado quando o diferencial
de segurança e, em alguns casos, com outras
de pressão através do mesmo atingir 2,8 kg/cm2
fontes alternativas.
ou a taxa de dose em contato com a parte externa
da sua carcaça atingir 0,4 Sv/h (40 Rem/h).
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 524 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
A Piscina de Combustível Usado pode receber
têm água borada, podendo perfazer as mesmas
água borada de diversos pontos: Tanque de Água
funções de purificação nestes sistemas.
de
Recarregamento,
Recarregamento,
Cavidade
Acumuladores,
Tanque
de
de
O filtro da descarga da Bomba de Purificação de
Espera de Reciclagem, Água Desmineralizada e
Superfície da piscina é de 6 Micra e deve ser
Água do Sistema de Proteção Contra Incêndios. O
trocado quando o diferencial de pressão, através
objetivo é garantir que, mesmo em condições
do mesmo, atingir 1,4 kg/cm 2 ou a taxa de dose
totalmente adversas, tenha condição de suprir
em contato com a superfície externa da sua
água para a piscina.
carcaça atingir 0,04 Sv/h (4 Rem/h).
II.2. SISTEMA DE PURIFICAÇÃO DA PISCINA DE
III. DESCRIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
COMBUSTÍVEL USADO
Este sistema é utilizado quando se deseja
III.1 PISCINA DE COMBUSTÍVEL USADO
melhorar a visibilidade na Piscina de Combustível
A Piscina de Combustível Usado tem como função
Usado. Ele não é requerido estar em operação
o armazenamento seguro e subcrítico dos
contínua.
elementos
combustíveis,
mantendo
a
sua
refrigeração e assegurando que os mesmos
O sistema é composto de uma bomba centrífuga;
estejam sempre cobertos com água.
dois pontos de sucção com posicionamento
regulável
manualmente
(escumadeiras),
A Piscina de Combustível Usado é um tanque
instalados próximos à borda da piscina; um filtro
construído em concreto armado, reforçado e
tipo tela na sucção e outro tipo cartucho na
revestido com chapas de aço inoxidável. Embora
descarga da bomba e uma linha de descarga que
dependa
devolve a água da piscina em vários pontos
normalmente, ela tem uma comporta com um
vizinhos e instalados próximos ao nível normal
conjunto de travas que fecha de dentro para fora,
(borda).
acionada por motor elétrico e com selagem que
do
arranjo
para
cada
usina,
pode ser por borracha inflável, ar ou gás entre as
A sucção e a descarga deste sistema ficam em
faces da comporta e o batente na estrutura da
pontos opostos ao longo do comprimento da
piscina.
piscina
para
fazer
uma
varredura
das
impurezas/partículas que tendem a se depositar
O acionamento para a comporta só pode ser
na superfície da água da piscina.
executado se a piscina e o outro lado, canal de
transferência ou cavidade do reator, estiverem
Da
mesma
maneira
que
o
Sistema
de
Refrigeração da Piscina de Combustível Usado, o
Sistema
de
Purificação
é
interligado
com o mesmo nível de água. Com a comporta
fechada, é possível drenar o outro lado.
com
praticamente todos os tanques e sistemas que
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 525 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Dentro da piscina, ficam as células (racks) que
resinas, o fluxo sai do vaso por um bocal
recebem os elementos combustíveis usados e até
localizado na sua parte inferior.
alguns novos em determinadas circunstâncias
(normalmente, os elementos combustíveis novos
O aumento da pressão diferencial através do leito
são estocados em um outro conjunto de células
misto é conseqüência do grau progressivo de
ou racks que ficam no poço de combustíveis
obstrução do leito de resinas durante o contínuo
novos). Também no interior da piscina, ficam
acúmulo de impurezas sólidas e coloidais. Esta
alojadas
pressão
a
ferramenta
de
manuseio
de
combustível usado e as ferramentas para troca
diferencial
é
monitorada
por
um
instrumento de medição de pressão diferencial.
de barras de controle. Pode-se encontrar, ainda
nas
piscinas,
receptáculos
especiais
para
III.3. FILTRO
Elementos Combustíveis falhados e dispositivos
A tarefa principal do filtro é reter resinas todas as
para análise de Sipping Can.
vezes que ocorrer um mau funcionamento ou
quebra da tela de retenção do desmineralizador.
A piscina normalmente tem pontos (bicas) para
O filtro consiste basicamente de um vaso de
monitoração de vazamento do revestimento de
pressão vertical com tampa flangeada, contendo,
aço inoxidável.
em seu interior, um cesto tipo peneira. O fluxo de
purificação entra no vaso através da parte
III.2. DESMINERALIZA DOR DE LEITO MISTO
cilíndrica superior e deixa-o pelo bocal localizado
O leito misto contém resinas de troca iônica na
na cabeça torisférica inferior.
razão de 1:1 (resinas catiônicas e resinas
aniônicas).
O grau de obstrução do filtro retentor de resinas é
monitorado por um instrumento de pressão
As resinas trocadoras de íons são pequenas
bolinhas
feitas
de
polímeros
diferencial.
entrelaçados
insolúveis em água. As cadeias de polímeros
IV. INSTRUMENTAÇÃO
contêm grupos iogênicos chamados de íons fixos.
Os Sistemas de Refrigeração e Purificação da
Íons de cargas opostas são atraídos para estes
Piscina de Combustível Usados estão equipados
íons
com as seguintes categorias de pontos de
fixos,
que
podem
ser
intercambiados
facilmente durante a purificação do poço de
medição:
combustível e progressivamente substituídos por
•
Pontos de medição de fluxo;
íons com o mesmo sinal e alta afinidade com as
•
Pontos de medição de nível;
resinas.
•
Pontos de medição de diferencial de
pressão;
Normalmente, o fluxo flui para dentro do leito
•
Pontos de medição de temperatura;
misto através de uma entrada na sua parte
•
Pontos de posição de válvula.
superior e, após passar através do leito de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 526 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
V. OPERAÇÃO
Devido à água da Piscina de Combustível possuir
O Sistema de Refrigeração da Piscina de
boro, mesmo os mínimos vazamentos são logo
Combustível Usado é mantido em operação
detectados em função da cristalização do boro
contínua desde que haja Elementos Combustíveis
nas superfícies. Para vazamentos maiores, além
Usados
Durante
das mudanças nas condições operacionais dos
Elementos
sistemas, eles são facilmente detectados ou pelos
Combustíveis, pode ser necessária a colocação
sistemas de detecção de vazamentos ou pelos
dos dois trens em operação para manter a
sistemas de monitoração de áreas.
armazenados
operações
de
temperatura
da
na
piscina.
recarga
piscina
de
dentro
do
limites
VIII. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
programados.
A vida útil de um leito desmineralizador é de
O Sistema de Purificação é colocado em operação
aproximadamente um ano. Um filtro poderá ter
toda vez que a visibilidade da água não estiver
uma vida útil de 3 meses a 1 ano.
boa. Durante operações de recarga de Elementos
Combustíveis,
este
sistema
permanece
em
A vida útil das Piscinas pode ser considerada
operação contínua fazendo a limpeza não só da
como permanente por tratarem de equipamentos
Piscina de Combustíveis Usados como da
estáticos, com uma grande estrutura de concreto
Cavidade do Reator e Canais de Transferência.
e revestimento de aço inoxidável e ainda
considerando que há um completo programa de
VI. MANUTENÇÃO PREDITIVA
acompanhamento das condições químicas da
Programas de análises químicas garantem a
água das piscinas.
qualidade da água que ficam armazenadas nas
piscinas de Elementos Combustíveis Usados,
A experiência nuclear tem mostrado que a vida útil
diminuindo os riscos de corrosão.
dos Trocadores de Calor é da ordem de 20 anos.
A Manutenção preditiva é realizada nos trens que
A vida útil dos Sistemas de Resfriamento e
estão de reserva.
Purificação das Piscinas de Combustível Usados
é da ordem de 30 anos.
VII. MANUTENÇÃO CORRETIVA
As manutenções corretivas mais comuns são as
REFERÊNCIAS
trocas de filtros que requerem cuidados especiais
CFOL - Curso de Formação de Operador
na operação em função dos níveis de atividade
Licenciado da Central Nuclear de Angra dos Reis
dos mesmos, problemas de vazamentos nas
– Eletronuclear SA
selagens
das
Bombas
de
Refrigeração
e
Purificação e troca de gaxetas em válvulas.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 527 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Resfriamento de Equipamentos
RESUMO
termodinâmicos em equipamentos de uma usina
Denomina-se sistema de resfriamento toda gama
termelétrica ou da termodinâmica dos diversos
de componentes que tem como função reduzir a
processos
temperatura de máquinas térmicas, reatores,
inseridos. Esses conhecimentos, a priori, estão
baixar a temperatura de óleo de refrigeração de
intimamente relacionados à elaboração do projeto
mancais de máquinas, controlar a temperatura de
do orçamento de custos de instalação dos
processos
Os
aspectos de sua manutenção e a vida útil a ser
equipamentos que executam essa função são
considerada. Quer seja por um trocador líquido -
encontrados de diversos tipos e dimensões.
líquido, líquido - vapor/gás ou fluido – fluído,
Podem ser trocadores de calor ou refrigeradores:
sempre se objetiva a troca de calor com a
por contato direto ou indireto dos elementos, em
atmosfera, de forma natural como nas chamadas
sistema aberto (quando o fluido refrigerante sai do
torres de refrigeração, por exemplo, ou os
sistema) ou, ao contrário, o fluido recircula
sistemas de ar forçados tipo aerocoollers em
constantemente. Na maioria dos casos, se
usinas siderúrgicas ou os condensadores e
compõe
de
coolers das termelétricas, dentre outros. Um
alimentação, sistema de bombeamento (ventilador
reator construído somente à base de condições de
ou bomba), tanque de emergência e rede de
criticalidade poderá produzir apenas potência
tubulação, além de todo instrumental de controles
muito baixa; outro, construído somente à base de
de fluxo e temperatura. O objetivo principal desse
especificações de potência não poderá, de forma
trabalho é a abordagem dos equipamentos de
alguma, operar. No caso de uma central térmica, o
refrigeração ligados à sistema de geração de
que se espera é que o trocador de calor tenha o
energia elétrica, principalmente no que tange aos
máximo de eficiência, pois, assim, obteremos o
aspectos de manutenção e avaliação de vida útil
máximo de energia possível de um determinado
desses
dos
ciclo, embora, muitas vezes, no balanço global de
princípios de transferência de calor e de como
custos, o melhor seria investir de outra forma, por
aplicá-los é importante quando se estuda o
exemplo, na caldeira ou turbina, para se obter um
resfriamento de equipamentos de forma geral. É
retorno maior com o mesmo custo. A vida útil dos
tão
dos
equipamentos de uma instalação de refrigeração
aspectos específicos das fontes quentes que
varia muito em função do tipo de instalação, da
queremos refrigerar. Aspectos nucleares de um
classe de serviço e do tempo de funcionamento
reator,
de
diário. Pode-se prever uma vida útil de 10 anos
refrigeração em reatores nucleares, dos ciclos
em média para uma instalação que trabalhe sob
e
ambientes,
basicamente
equipamentos.
importante
por
como
exemplo,
de
A
o
entre
um
outros.
tanque
compreensão
conhecimento
quando
se
trata
onde
esses
equipamentos
estão
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 528 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
regime muito severo, no caso de resfriamento de
CALOR
conversores numa aciaria LD, por exemplo, a vida
O coeficiente de transferência de calor é a variável
útil de alguns componentes pode ser ainda menor.
mais importante para se avaliar e projetar um
Já para instalações que trabalham com solicitação
sistema de troca de calor entre dois elementos,
não tão severa e que sofrem manutenção
dependendo de uma série de fatores. São
periódica, esse tempo pode crescer para até cerca
envolvidas
de 20 anos.
refrigerante,
as
propriedades
tais
como
a
básicas
do
condutividade,
viscosidade, calor específico e peso específico.
I. INTRODUÇÃO
Os sistemas de refrigeração podem empregar
Fatores geométricos, tais como os tamanhos, a
fluidos movendo-se à alta velocidade ou à baixa
forma dos condutos do refrigerante e direção da
velocidade.
passagem do fluido em relação à superfície
aquecida também o são. A velocidade do
Uma vez que a natureza das quedas de pressão
refrigerante, o seu grau de turbulência e a
nos tubos depende fundamentalmente do tipo de
natureza da superfície metálica são também
escoamento, faremos uma revisão da diferença
importantes. Como se poderia esperar, não é
entre
escoamento
possível obter-se uma fórmula única para calcular
turbulento. Existe escoamento laminar se as
o coeficiente de troca de calor, aplicável a todas
partículas movem-se somente na direção do
as situações.
escoamento
escoamento;
laminar
enquanto,
e
no
escoamento
turbulento, elas possuem movimentos parasitários
Grande variedade de fórmulas empíricas são
no interior da corrente. Os tipos de escoamento
encontradas na literatura de transferência de
podem ser distinguidos pelo número de Reynolds.
calor,
possuindo
elas
entre
si
afinidades
aparentemente muito pequenas, uma vez que a
Esse número adimensional tem relação com o
escolha
das
combinações
diâmetro da tubulação, das características do
adimensionais depende das tendências individuais
líquido, sua velocidade e do coeficiente de
de cada autor. Idealmente, se são disponíveis
viscosidade absoluta. Se o número for menor que
medições
2000, consideramos o fluxo laminar, se maior que
compressão com outro pré-dimensionado, tais
4.000, é turbulento. É definido pela seguinte
medições devem ser usadas. Se nenhum dado
relação:
aplicável é encontrado, são necessários cálculos
experimentais
num
dos
números
sistema
de
com emprego de fatores de segurança.
NR = Dρν/µ
Onde: D = diâmetro, ρ = peso específico do
líquido, ν = velocidade e µ = coeficiente de
As fórmulas de transferência de calor do parágrafo
viscosidade (absoluta).
I.1.
COEFICIENTES
DE
I.2. RESFRIAMENTO POR CONVECÇÃO NATURAL
precedente referem-se a situações em que o
TRANSFERÊNCIA
DE
fluido é forçado através das superfícies aquecidas.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 529 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Quando o resfriamento é obtido pela remoção do
é o que melhor interpreta os fatores que
calor por convecção natural, os coeficientes de
determinam as dimensões dos tubos do trocador
transferência de calor são obtidos por relações
de calor. Muitas vezes, utilizam-se sistemas de
diferentes. Quantidades adimensionais são ainda
aletas nos tubos para aumentar a área de contato
usadas, mas de um modo empírico novo.
e, portanto, de troca de calor entre os fluidos
contido em tubos metálicos, envolvidos por água
I.3. TROCADORES DE CALOR
fervendo, como fluido externo. Isto em analogia
Havendo completado nossa análise dos princípios
com a lei de Ohm da eletricidade.
gerais de transferência de calor e da correlação
entre os projetos e o aquecimento e resfriamento
Outro
do fluido, vamos ao problema lógico seguinte que
instalações, onde um vazamento dos fluidos
é o da utilização desses conceitos e do calor para
poderia comprometer a funcionalidade e a
finalidades práticas.
segurança da instalação, é a necessidade de um
ponto
reservatório
A combinação mais desejável poderia consistir de
de
considerado
emergência
importante
que
em
garanta
a
refrigeração por um período de tempo seguro.
uma bomba que fizesse circular o líquido a ser
refrigerado ou o refrigerante ou ambos. A área de
Do sistema de refrigeração, os trocadores de calor
troca de calor deve ser a maior possível, os
são os elementos mais sensíveis e mais
materiais com resistências mínimas, ou um
importantes da instalação. As instalações de
máximo de condutância térmica.
refrigeração
mais
antigas
são
tanques
de
refrigeração e torres escalonadas de refrigeração.
Muitas vezes é necessário que os fluidos não
Ambas têm o defeito de ocupar muito espaço,
entrem em contato, por exemplo, caso dos
baixo rendimento e dependente do vento.
trocadores de um reator nuclear, onde há risco de
•
Os tanques de refrigeração abertos, sobre
contaminação. Nas indústrias de alimentos, esse
os quais se esparge a água por bocais,
é um problema a ser cuidado, pois pode ter
são utilizados para vazões até 800 m3/h.
conseqüências graves.
Elimina-se cerca de 4.000 a 5.000 kcal/h
por m 2.
Às vezes, é necessário o uso canais duplos
•
Engradados são feitos de madeira ou
concêntricos, com espaço livre entre eles e com
cerâmica, geralmente em local adequado,
um sistema detector para assinalar o vazamento
com alturas maiores que 8 a 10 m. A água
de qualquer dos fluidos. Este espaço é cheio com
vem descendo através dos recipientes em
um fluido que não reage com a água, mas que
grades e refrigerando ao natural. A água é
permite a condução do calor entre os ciclos
então recolhida num tanque. Capacidade
primário e secundário.
de carga de 1 a 2 m 3/h por m 2 de superfície
de base.
O conceito de resistência à transferência de calor
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 530 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Torres de refrigeração: para grandes
volume utilizado, vem em estado natura, sem
vazões,
tratamento. Nesse caso, a vida útil dos tubos
utilizam-se
predominantemente,
hoje,
torres
fechadas.
estará comprometida.
Podem trabalhar por transmissão de calor
Na maioria dos casos, bombas hidráulicas de
de
com
grande potência são utilizadas. Pode-se passar
ventiladores. A água de refrigeração é
sem água de refrigeração, quando se pode esfriar
bombeada
forma
diretamente a fonte quente com ar fresco, isto é,
pulverizada por bocais ou dividida em
submetendo-se à ação de correntes de ar de
canais para cair em finas camadas que se
ventiladores.
forma
natural
e
ou
forçada
descarregada
de
encontram com o ar ascendente.
Neste caso, os elementos do condensador ou
I.4.
CUIDADOS
COM
ESSES
TIPOS
DE
trocador são constituídos de tubos aletados de
EQUIPAMENTOS
grande
A limpeza freqüente dós módulos, tanto na torre
coeficiente de transmissão térmica. O consumo de
quanto nos tanques e a troca dos elementos dos
potência dos ventiladores é da mesma grandeza
engradados ocorre pelo menos a cada 3 anos. Os
que nas bombas das instalações de refrigeração
bocais sujos, no caso das torres , além de
com líquido refrigerante em circulação.
resistência
aerodinâmica
e
elevado
exigirem grande potência da bomba, podem
ocasionar
obstruções,
podendo
avariar
as
II. CARACTERÍSTICAS
bombas. As canalizações abertas devem ser
inspecionadas e limpas com bastante freqüência
II.1.
(no mínimo a cada ano).
TROCADORES DE CALOR
MATERIAIS
E
CONSTRUÇÃO
DOS
As torres de refrigeração de grande capacidade
Dos tipos de trocador de calor, o mais comum é o
são geralmente construídas em alvenaria e
sistema constituído de um conjunto de dutos
concreto. As menores são metálicas ou mais
inseridos em uma câmara ou um tubo onde,
modernamente construídas em fibras sintéticas.
internamente,
percorre
um
dos
líquidos
e,
externamente, o outro. Nesse tipo de trocador de
Já os condensadores ou os trocadores de calor do
calor, é muito importante a área de contato entre
tipo
os líquidos e os tubos. Eles podem ser de
cilíndricas,
correntes cruzadas, unidirecional ou ortogonais.
comprimento de cerca de 2 m vezes diâmetro.
Normalmente, é utilizada a água como fluido
Chapas tubulares: 20 a 30 mm de espessura,
refrigerante. Nesse caso, é imprescindível se
feitas de chapas de aço e, em caso de águas
controlar a qualidade da água. Em grandes
ácidas ou salgadas, de latão (MS 60), unidas à
sistemas, tais como, usinas termelétricas e usinas
carcaça por flanges; as de aço, unidas com solda
termonucleares, essa água, devido ao grande
(BBC), ancoradas umas as outras.
tubular
de
geralmente
chapa
de
são
aço
de
carcaças
soldada,
de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 531 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
bombas. O valor 5 a 8 m de coluna d’água é
Tubos: diâmetro externo de 17 a 25 mm;
considerado econômico.
comprimentos (>100 a 150), multiplicados pelo
diâmetro do tubo.
Escape de emergência: Em caso de falha das
bombas d’água ou entrada exagerada de vapor, o
Chapas de apoio de (50 a 70) vezes o diâmetro,
condensador poderia ficar submetido à pressão.
para evitar vibrações.
Uma válvula de escape que, em operação normal
fique fechada pelo vácuo, deve ser de tal forma
Tubos de alimentação, segundo a norma DIN
dimensionada que a pressão de teste da carcaça
1785: muitas vezes, para equipamentos sujeitos a
envolvente do condensador não seja rebaixada.
maiores solicitações são especificados tubos de
maior espessura de parede.
Bombas: As bombas para grandes vazões são
geralmente radiais (até 10.000 m3/h), contra
Para indústrias químicas e de alimentos, muitas
reduzida sobre-pressão (de 8 a 20 m de coluna
vezes, são utilizados aços inoxidáveis, de cobre
d’água).
ou de alumínio.
freqüentemente duplas, por instalação de turbina
Nas
usinas
termelétricas,
são
a vapor e motor elétrico. Isso é devido ao
Os tubos são usualmente unidos às chapas ou
comprometimento do sistema com a falha de uma
espelhos, por solda, buchas (mais raramente) ou
bomba.
ajustes com interferências. Deve-se, em todos os
casos, levar em consideração o diferencial de
Nos sistemas de refrigeração que não se dispõem
dilatação entre as partes.
de água utilizável em nível suficiente, deve-se
fazer o projeto em ciclo fechado, fazendo passar a
Tampas: de chapa de aço soldadas ou de ferro
água dos condensadores. Na maioria dos casos
fundido, para águas corrosivas, unidas à carcaça
para a refrigeração, emprega-se ar.
por charneiras ou, para grandes condensadores,
deslizáveis, por meio de carrinhos sobre trilhos.
Existem outras bombas no sistema, tais como: as
bombas de ar seco geralmente são bombas a
Neste caso, as tampas só têm aberturas de
vácuo ou a pistão. Muito empregadas em
limpeza ou escotilhas. Para entrada e saída da
sistemas antigos nas centrais termelétricas e
água, temos câmaras d`água especiais, nas quais
indústrias químicas. Hoje são substituídas pelas
as paredes necessárias à condução da água terão
bombas de jato. Elas devem ser protegidas contra
de suportar toda a pressão da bomba. A água
corrosão e são de manutenção delicada. Para
geralmente circula em dois fluxos, se bem que há
maior necessidade de vácuo, são usadas as
construções com fluxos múltiplos. Com o número
bombas de embolo rotativo, com óleo. Bombas de
de fluxos da água, aumenta a resistência à
ar úmido e as bombas de condensado que são,
circulação e, com isto, a potência necessária às
em geral construídas superdimensionadas, para
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 532 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
prevenir uma eventual falta de vedação nos tubos
de água de refrigeração. O condensado deve
afluir a bomba que, em alguns casos, deve eleválo para um nível alto de pressão, através de préaquecedores ou a depósito de água quente. Por
isso, fabricam-se modelos múltiplos estágios.
Abaixo algumas partes de um sistema de
Figura 2 - Trocador de superfície com câmara d’água.
resfriamento:
a) tubos; b) ancoragem; c) tubos de distanciamento; d)
suporte dos tubos; e) câmara; f) bocal; g) saída; h)
nível de água; i) entrada; k) saída d’água; l) orifício de
enchimento; m) escape de ar; n) escape de água; o)
escape de emergência; p) câmara d’água; q) aberturas
para limpeza.
Figura 1 - Condensador Balcke, tipo Ginabat. O
condensado que goteja incide tangencialmente sobre
os tubos colocados abaixo. a) aberturas no suporte de
tubos; b) chapas deslizantes; c) saída do condensador;
d) bocais de aspiração do ar; e) escape de
emergência.
Figura 3 - Bomba de ar por jato d’água, modelo MAN.
a) bocal; b) câmara de mistura; c) difusor; d) válvula de
retenção; e) válvula de aeração.
Para
os
refrigeração
componentes
de
dos
equipamentos
sistemas
ou
de
modelos
encontrados no mercado, tudo vai depender da
função
e
características
dos
equipamentos.
Relacionado à obsolescência tecnológica, vamos
encontrar
maior
nível
nos
sistemas
de
bombeamento e equipamentos de medição e
controle. Os sistemas de bombeamento estão
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 533 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
com tendência de queda nos preço, devido a
de problemas: 1) O isolamento térmico diminuído
ganhos
maior
comprometendo todo o sistema dependente dessa
simplicidade. Já nos sistemas eletrônicos de
troca de calor; 2) Aumentando as calorias dentro
medição, coleta e transmissão de dados, bem
ou fora dos tubos para compensar essa perda de
como nos sistemas de controle, como válvulas,
eficiência, a mesma compromete o metal dos
por exemplo, têm-se alijado de operação os
tubos, resultando em “fadiga do metal”. Se, por
sistemas de fabricação mais antigos. Hoje é mais
esse motivo, seja necessário aumentar-se a
econômico, muitas vezes, a substituição desses
pressão da bomba, esse aumento vem em
componentes do que a sua manutenção.
conseqüência com uma sobrecarga em todo o
de
produção
em
escala
e
sistema, reduzindo substancialmente a vida útil
II. MANUTENÇÃO PREDITIVA
dos componentes.
A manutenção nos sistemas de resfriamento de
equipamentos, tal como qualquer sistema que
Se
utilize água como veículo para gerar ou absorver
tratamento preventivo e corretivo é necessário.
calor, estará sujeita a problemas associados com
Limpeza periódica é requerida, bem como um
incrustações
tratamento na água de refrigeração com a
ou,
em
caso
de
vapor,
a
existirem
incrustações
nos
tubos,
um
aplicação de produtos químicos contra a formação
escorvamento e Incrustação.
e solventes.
Os
sistemas
de
bombeamento
podem
ser
submetidos a esquemas de análise de espectros a
Corrosão: Da mesma forma, um metal na
partir de funcionamento eficiente do sistema, com
presença de água se submete a um processo de
sensoriamento dos parâmetros operacionais, tais
oxidação, conhecido como ferrugem. A ferrugem
como: temperatura, pressão da linha, pressão de
em si não é um problema se tratada, mas, num
óleo de refrigeração de mancais, sensores de
sistema de refrigeração, a ferrugem rapidamente
vibração e principalmente, sensoriamento de
passa para um estado de corrosão, podendo
vazamento e nível de tanque.
danificar equipamentos e tubulação.
A água, o solvente universal na natureza, nunca
A corrosão geral é controlada de algumas
está em estado puro. Ao evaporar ou vaporizar, os
maneiras. As mais comuns são: controle do nível
sais minerais ficam na solução original deixando
de acidez ou alcalinidade da água; usar um
uma concentração. Quando essa concentração
inibidor de oxigênio e quimicamente, portanto,
passa dos limites, o excesso sai da solução por
inibir a ação do oxigênio no metal.
uma ação de polarização e adere na superfície.
Esses depósitos são chamados incrustações. A
Corrosão Localizada – “Pitting”. É um fenômeno
incrustação depositada nos tubos cria uma
da natureza da água e pode perfurar a parede de
camada uniforme que reduz a eficiência de troca
um tubo em muito pouco tempo. É relacionada ao
de calor por ser isolante térmica. Temos dois tipos
oxigênio livre que a água deixa no metal quando
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 534 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
circula sobre ele e encontra uma irregularidade na
Parte do sistema, muitas vezes, deve sofrer uma
sua superfície, aí ocorre a chamada corrosão
troca preventiva (por exemplo, a troca de
localizada. Uma vez iniciada, atua como um imã,
tubulação antes que fure), prevenindo uma
atraindo mais oxigênio livre e mais corrosão.
ocorrência que venha a comprometer o restante
do sistema. Deve-se planejar a troca de tubos,
Corrosão
Galvânica.
As
instalações
de
resfriamento estão também sujeitas a esse tipo de
com bastante antecedência, além da previsão de
limpeza ou até flashing na linha, se necessário.
corrosão, causada pela troca de elétrons entre
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
dois metais na presença de água.
Manutenção corretiva nesse tipo de equipamento
Lodos. Água obtida de poços de rios e, muitas
tem que ser evitada a todo custo, a menos que se
vezes, da mesma água de fornecimento público
conte com sistema duplo (by pass). Os maiores
contém um leve e até um elevado teor de lodo e
problemas nesses sistemas estão normalmente
areias. Ao penetrar no sistema, bombeamento,
ligados à qualidade e adequação do projeto, à
tubulação, válvulas, entre outros, começa a
operação dentro dos parâmetros e limites dos
acumular-se em curvas ou em lugares onde a
componente, à falta de manutenção preventiva, de
circulação normal não consegue arrastá-la. Com o
limpeza e de lubrificação. Mas, na maioria das
tempo,
vezes, os problemas estão relacionados à
esse
acúmulo
torna-se
petrificado
entupindo o sistema. O tratamento consiste em
qualidade do fluido refrigerante.
floculação das partículas de lodo com elementos
químicos.
Mesmo com a ocorrência de uma falha, tipo
vazamento, entupimento ou parada de bombas,
A manutenção preventiva, além da limpeza e
por exemplo, o sistema de refrigeração não pode
preparo da água, tem que ser planejada em
comprometer o equipamento principal o qual
períodos regulares. Essa manutenção comporta:
estamos refrigerando, com risco de maiores danos
lubrificação de mancais de bomba, limpeza interna
à segurança operacional ou até segurança
do rotor das bombas, interior dos trocadores de
pessoal de equipes que trabalham ao redor do
calor, válvulas, entre outros.
equipamento com essa fonte quente.
O balanceamento do rotor é importante para
A equipe de manutenção deve ser ágil na solução
garantir sua operação suave e que não venha a
das ocorrências. Muitas vezes, é necessário
comprometer o restante do sistema.
prever sistemas de emergência que operem
durante esse tempo, por exemplo, tanque em
Verificação da vida remanescente de buchas,
nível elevado para suprir água de vazamentos,
rolamentos, kits de vedação de válvulas, tais
sistemas de alarme e desligamento seletivo das
como: sede, câmara, entre outros.
unidades
e/ou
possibilidades
de
conexão
temporária a outros sistemas.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 535 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
As falhas que podem ocorrer são: furos nos tubos
[2] R.P. Torreira – Geradores de Vapor e
do trocador ou da linha; quebra do eixo do rotor de
trocadores de calor.
bombas; travamento de rolamentos; correias de
transmissão
emperradas
partidas;
ou
entupimentos;
danificadas;
válvulas
sistema
[3] E. Cometta – Resist6encia de materiais
de
transmissão travado; super aquecimento em
[4] R.L. Murray – Engenharia nuclear.
mancais e carcaça, entre outros.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil dos equipamentos de uma instalação
de refrigeração varia muito em função do tipo de
instalação, da classe de serviço e do tempo de
funcionamento diário.
Pode-se prever uma vida útil de 10 anos em
média para uma instalação que trabalhe sob
regime muito severo, no caso de resfriamento de
conversores numa aciaria LD, por exemplo, a vida
útil de alguns componentes pode ser ainda menor.
Já para instalações que trabalham com solicitação
não tão severa e que sofrem manutenção
periódica, esse tempo pode crescer para até cerca
de 20 anos.
Para alguns componentes, como os componentes
eletrônicos de controle e, às vezes, até o sistema
de bombeamento, estes são trocados bem antes,
por uma questão de obsolescência. No mercado,
o equipamento ou peças de sobressalente
passam a não ser mais encontrados. Nesse caso,
se dá preferência por substituí-los por outros com
tecnologia mais nova e melhor desempenho.
REFERÊNCIAS
[1] Dubbel – manual do engenheiro
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 536 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema de Serviços
RESUMO
fixar a vida útil das edificações do Sistema de
O Sistema de Serviço é composto por diversas
Serviços em cerca de 25 anos aproximadamente.
edificações, obras civis e benfeitorias encontradas
I. INTRODUÇÃO
nas usinas, sejam elas hidrelétricas, térmicas ou
O Sistema de Serviço é composto por diversas
termonuclear, e ainda em subestações. Estas
edificações, obras civis e benfeitorias encontradas
edificações visam atender a necessidades que
nas usinas, sejam elas hidrelétricas, térmicas ou
podem
termonuclear, e ainda em subestações.
ser
instalação
consideradas
analisada,
operacional,
serviços
assistência
e
secundárias
tais
como:
auxiliares,
capacitação,
na
apoio
serviço
proteção
de
Estas edificações visam atender a necessidades
de
que podem ser consideradas secundárias na
equipamentos, entre outras. Durante o tempo de
instalação
analisada,
tais
vida útil de uma edificação, diversos problemas
operacional,
serviços
civis rotineiros ligados a sua manutenção podem
assistência
e
ocorrer. Os mais comuns, especialmente os
equipamentos, entre outras.
como:
auxiliares,
capacitação,
apoio
serviço
proteção
de
de
observados em Sistemas de Serviços, são muitas
vezes de simples identificação e de custos de
Dentre estas podemos citar:
das
•
Alojamentos;
de
•
Aministração;
Sistemas de Serviços devem ser vistoriadas
•
Centro de recreação;
sempre que aparecerem anomalias ou falhas de
•
Refeitório/Cantinas;
grande vulto, ou ainda, que a sua estrutura tenha
•
Garagens;
sido solicitada por carregamentos incomuns e até
•
Galpões diversos;
excepcionais,
sismos
•
Guaritas/Portarias;
induzidos e outros. Como qualquer outra obra
•
Centros de assitência social;
industrial o tempo de vida útil de uma edificação
•
Enfermarias;
do Sistema de Serviços está inicialmente na
•
Almoxarifado;
•
Depósitos;
•
Sala de Telecomunicação;
•
Etc.
reparação
relativamente
baixos.
inspeções
programadas,
as
tal
como
Além
edificações
enchentes,
dependência do bom ou mau desempenho do seu
projeto, de sua construção e de sua manutenção,
sejam eles atuando isoladamente ou combinados.
A experiência de diversas concessionárias do
setor elétrico brasileiro mostra que é aceitável
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 537 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Durante o tempo de vida útil de uma edificação,
de
concreto.
Para
edificações
menores,
a
diversos problemas civis rotineiros ligados a sua
fundação pode ser feita de tijolos de alvenaria em
manutenção podem ocorrer.
conjunto com concreto armado. Pode-se utilizar
bate-estaca, retro-escavadeira, ou mesmo pá para
Os mais comuns, especialmente os observados
preparar o solo. É necessário observar se as
em Sistemas de Serviços, são muitas vezes de
condições do subsolo são satisfatórias, por
simples identificação e de custos de reparação
medida de segurança.
relativamente baixos.
II.2. CORPO ESTRUTURAL
Outros são mais intrínsecos, aparecendo, em
É a parte da edificação que transmite os esforços
geral, na forma de anomalias do concreto, tais
mecânicos para a fundação. São as colunas que
como rachaduras, trincas, fissuras, etc. seguidas
dão sustentação à estrutura. Este tem a função de
ou não de vazamentos e infiltrações.
suportar todo o peso do teto, e andares
superiores, se existirem. Para a construção do
Como esse tipo de obra além do concreto pode
corpo estrutural pode-se utilizar aço, concreto
ser construída de alvenaria, estrutura metálica,
armado ou madeira.
etc. Fica difícil levantar todos os possíveis
problemas que podem ocorrer nessas edificações.
II.3. PAREDE
Além de compor o espaço entre piso e teto, as
A degradação das estruturas de concreto, e das
paredes ajudam as colunas a suportar os
demais estruturas, caracterizada como falha de
esforços. São geralmente feitas de alvenaria,
manutenção e/ou pós-construção, pode resultar
concreto ou madeira.
numa provável ruína parcial ou total, caso não
tratada a tempo e com critério técnico.
II.4. IMPERMEABILIZAÇÕES
São medidas que impedem a entrada de água na
II. CARACTERÍSTICAS
As obras de edificação são formadas por diversas
partes, onde as mais importantes destas serão
especificadas:
II.1. FUNDAÇÕES
São estruturas que transmitem os esforços
mecânicos incididos sobre ele, para o solo. É a
base onde está apoiado todo o conjunto de obras.
Ela consiste na abertura de valas no solo, com
profundidade variada, onde é depositado concreto
armado. O respaldo de alvenaria é feito de cinta
edificação, preservando esta da deterioração
precoce. São feitas principalmente em lajes de
cobertura, calhas, arrimos de terra, fundações,
corpo de estrutura, etc.
II.5. COBERTURA
São formados por telhados ou lajes impermeáveis.
O telhado necessita de uma estrutura de suporte,
geralmente
constituída de madeira. As lajes
impermeáveis são constituídas de armação de
vigas de concreto armado, com tijolos de
alvenaria.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 538 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.6. ESQUADRIAS DE MADEIRA
•
Etc...
São todas as estruturas de madeira empregadas
no acabamento de uma obra, como portas,
III. MANUTENÇÃO
divisórias, janelas e outros. Devem ser madeiras
Além das inspeções programadas, as edificações
de boa qualidade, e preparadas para suportar a
de Sistemas de Serviços devem ser vistoriadas
ação do tempo.
sempre que aparecerem anomalias ou falhas de
grande vulto, ou ainda, que a sua estrutura tenha
II.7. ESQUADRIAS METÁLICAS
Consistem nas estruturas metálicas aplicadas nas
estruturas. São portas, portões, grades, janelas,
sido solicitada por carregamentos incomuns e até
excepcionais,
tal
como
enchentes,
sismos
induzidos e outros.
caixilhos, gradil, corrimão, fechaduras, dobradiças,
etc. As estruturas metálicas devem possuir
aplicações contra a corrosão.
II.8. PINTURA
A pintura funciona como um revestimento para
proteger os componentes da obra da ação do
tempo. Existem vários tipos de pintura, sendo os
mais usuais: caiação, pintura à base de óleo ou
esmalte, pintura com tinta acrílica, pintura à base
As principais tarefas de manutenção realizadas
são:
•
Alvenaria:
reparos
em
trincas
e
rachaduras;
•
Coberturas: substituição de peças do tipo
ripas, vigas, caibros, telhas, etc.;
•
Esquadrias de madeira e metálicas;
•
Revestimento – paredes e forros: reparos
em revestimento externo, interno, em
de látex, verniz.
revestimentos de azulejos, substituição de
placas de gesso em forros, repregamento
II.9. REVESTIMENTO DE PAREDES E FORRO
de forros de madeira, substituição de
São todos os tipos de revestimentos aplicados nas
edificações. Podem ser feitos com argamassa,
concreto e areia, azulejos, pedras, chapisco, entre
tábuas para forro, etc.;
•
Pisos,
peitoris:
outros.
degraus,
rodapés,
colagem
de
soleiras
tacos
e
soltos,
repregamento de soalho de madeira,
II.10. PISOS
substituição
de
tábuas
para
Há vários tipos de pisos utilizados em edificações,
substituição de rodapés, reparos em
sendo que os mais comuns são: pisos de
granilite, etc.;
•
Pintura;
•
Instalações elétricas;
Há outras estruturas que fazem parte de uma
•
Instalações hidráulico-sanitárias;
edificação, que serão apenas citadas:
•
Esgotos: desentupimento;
•
Etc.
concreto, madeira, ladrilho, borracha.
•
Vidros;
•
Instalações elétricas e aparelhos;
•
Instalações hidráulico-sanitárias;
soalho,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 539 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Como qualquer outra obra industrial o tempo de
vida útil de uma edificação do Sistema de
Serviços está inicialmente na dependência do
bom ou mau desempenho do seu projeto, de sua
construção e de sua manutenção, sejam eles
atuando isoladamente ou combinados.
A experiência de diversas concessionárias do
setor elétrico brasileiro mostra que é aceitável
fixar a vida útil das edificações do Sistema de
Serviços em cerca de 25 anos aproximadamente.
REFERÊNCIAS
[1] Manual Técnico do DOP – Obras e Serviços,
Tomo 3, 1976.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 540 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sistema para Gaseificação de Carvão
RESUMO
de carvão, com finalidade de gerar energia
Os sistemas para gaseificação de carvão vegetal
elétrica,
para fins de geração de energia elétrica são pouco
experimental.
difundidos no Brasil, principalmente devido à
manutenções com maior freqüência no sistema de
maior viabilidade econômica de se produzir
limpeza de gases e troca do revestimento interno
energia por outras fontes. Além disso, deve-se
do reator que pode ser feito com materiais
considerar os desafios técnicos e econômicos
cerâmicos. De forma geral, a vida útil destes
para operação de sistema de gaseificação para
equipamentos situa-se por volta de 15 anos.
existem
praticamente
Estes
em
equipamentos
nível
requerem
geração de energia em maior escala. Embora, do
ponto de vista técnico, as dificuldades serem
I. INTRODUÇÃO
transpostas, a maior dificuldade é torná-la viável
Os sistemas para gaseificação de carvão não são
economicamente. No entanto, esta tecnologia é
difundidos no Brasil devido à concorrência com
conhecida desde o século XVIII e sua utilização
outras formas de geração de energia. Atualmente
para geração de potência mecânica data do final
nos Estados Unidos existem grupos grandes que
do século dezenove. Os equipamentos do sistema
envolvem
de gaseificação constituem-se principalmente do
pesquisando com intuito se obter tecnologia para
gaseificador ou reator, propriamente dito e do
viabilizar a gaseificação de carvão mineral.
bastantes
recursos
financeiros,
sistema de limpeza de gases que trabalham sob
efeito de calor. No caso do carvão vegetal, a
Os
princípios
operação destes é bastante simples, pois o carvão
biomassa são conhecidos desde o final do século
vegetal se encontra praticamente isento de
XVIII. As primeiras aplicações tinham finalidade de
matérias voláteis. No entanto, é importante
fornecer calor, bem como utilizar gás para
ressaltar que existem pouquíssimos desse modelo
iluminação. Sabe-se que, antes de 1850, grande
operando no mundo devido ao custo elevado da
parte da cidade de Londres era iluminada
energia obtida com à baixa eficiência. Quanto aos
utilizando-se gás como combustível. No setor
sistemas de gaseificação de carvão mineral,
industrial, também tinha-se estabelecido um
esforços têm sido despendidos, principalmente
crescimento no uso de gaseificadores com a
nos Estados Unidos com intuito de consolidar esta
finalidade de utilizar o gás para iluminação. Em
tecnologia. O desafio é grande, principalmente
1881, pela primeira vez, foi utilizado o gás em
quando se trata da limpeza do gás devido à
motores de combustão interna. Contudo, a
presença de enxofre. Os sistemas de gaseificação
utilização
de
básicos
gás
de
gaseificação
combustível
oriundo
de
de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 541 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
biomassa sempre apresentou as suas limitações,
carvão vegetal, isto não é uma realidade pois este
dentre elas, destaca-se a baixa densidade
é acompanhado de baixas eficiências.
energética frente aos combustíveis fósseis que,
Apesar disso, no processo de gaseificação, vale
com o decorrer do tempo, passaram a ser
lembrar que esta trás como vantagem frente à
utilizados em larga escala. O interesse em utilizar
combustão direta a facilidade e a conveniência de
a biomassa como combustível para geração de
se utilizar um gás como combustível final. A sua
potência era despertado quando o fornecimento
distribuição é simples, a sua combustão é
de petróleo ficava comprometido ou em função de
facilmente
guerras ou devido à elevação de seus preços
automação é grande.
controlada
e
a
possibilidade
de
causada por crises neste setor. Neste contexto, a
gaseificação de carvão mineral, com finalidade de
Quando se considera a biomassa no estado
geração de energia elétrica, foi e tem sido
natural, após a preparação da mesma com intuito
encarada com maior ênfase nas ultimas décadas,
de
principalmente nos Estados Unidos.
processo de produção de um gás combustível
atingir
uma
granulometria
adequada,
o
realiza-se normalmente em três etapas distintas:
No entanto, vale lembrar as dificuldades em se
secagem, pirólise e a gaseificação propriamente
produzir um gás com níveis admissíveis de
dita. A secagem é feita quando a biomassa é
contaminantes
introduzida
a custos competitivos com as
no
gaseificador,
existente
naquela
mediante
a
região
do
demais formas de geração de energia. Porém,
temperatura
atualmente, com a tendência de escassez e o
gaseificador. A formação de gases, vapor de
aumento de preço dos combustíveis fósseis em
água, vapor de alcatrão e carvão, normalmente,
um futuro próximo, bem como considerações de
ocorre durante a etapa da pirólise e, na etapa de
custo e caráter ambiental, tem-se estimulado a
gaseificação, é liberada a energia necessária para
utilização de biomassa
e carvão mineral para
o processo, pela combustão parcial dos produtos
produção de energia elétrica e, neste sentido, a
da pirólise. A madeira possui alto teor de voláteis
gaseificação é uma tecnologia que deverá ser
(em torno de 80%) com baixo teor de cinzas
retomada para geração de potência.
(menos que 1%), contendo oxigênio e hidrogênio
em sua composição e com a vantagem de ser
A gaseificação de biomassa numa cadeia de
praticamente isento de enxofre. Quando se utiliza
processos
processo
o carvão vegetal, os voláteis já são encontrados
termoquímico de conversão bastante eficiente em
no combustível, o que torna o processo mais
termos energéticos. Apesar das perdas de energia
simples.
mostra-se
como
o
na conversão da madeira em gás, a gaseificação
ainda
é
um
processo
a
Os equipamentos do sistema de gaseificação
combustão direta quando se consideram as
estão sempre em contato com gás a temperatura
eficiências
mais elevada que a temperatura atmosférica. Em
globais
de
competitivo
com
aproveitamento
do
combustível. Em se tratando de gaseificação do
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 542 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
determinados pontos, o equipamento fica muito
pelos motores de combustão interna ou turbinas a
propicio ao desenvolvimento da corrosão.
gás. Vale lembrar que esta tecnologia de limpeza
ainda não está bem consolidada. O reator ou
No
Brasil,
a
Termoquip
desenvolveu
um
gaseificador
trabalha
normalmente
com
gaseificador de carvão para fins de geração de
temperaturas elevadas. Os de leito fluidizado, por
energia, de pequeno porte, com potência de 300
exemplo, podem ser encontrados operando com
KVA, para Eletrobrás, no ano de 1985. Após
temperatura por volta de 700 ºC, criando
terem sido efetuados testes na Light, este
condições, juntamente com os contaminantes
gaseificador de carvão vegetal foi transferido para
existentes no gás, para degradação do material
a cidade de Formoso no estado de Goiás e
usado no revestimento interno, assim como
operou até 1998.
criando condições para desenvolvimento do
processo de corrosão.
Existem outros fabricantes como Studswik na
Suécia. Há uma série de universidades em
Os gaseificadores podem ser classificados em
diversos países, como Estados Unidos, Espanha,
gaseificadores de leito movente e contra fluxo
Grécia, Colômbia, Suécia e etc, desenvolvendo
(contra corrente), leito movente em fluxo direto
pesquisas no intuito de consolidar esta tecnologia,
(co-corrente) e os de leito fluidizado. Esses
assim como empresas envolvidas, cita-se a GE
gaseificadores
que instalou a primeira planta para testes com
peculiares quanto à eficiência, faixa de potência
intuito de consolidar a tecnologia de gaseificação
indicada, composição do gás produzido, umidade
de carvão mineral em 1975.
da biomassa requerida para que seja realizada a
gaseificação.
II. CARACTERÍSTICAS
Os
sistemas
de
gaseificação
apresentam
Os
gaseificadores
características
de
carvão
possuem principio semelhante aos gaseificadores
consistem
de
biomassa.
Como
os
gaseificadores
de
basicamente de um sistema de compressão, para
biomassa em sua forma natural são mais
gaseificadores que trabalham com pressões
difundidos, estes servirão como referência.
acima da atmosférica. O sistema de alimentação
que consiste de silos de armazenagem e em
Os gaseificadores podem ser encontrados nos
determinados casos uma válvula rotativa, também
seguintes tipos, conforme seu princípio de
pode ser feito por um atuador pneumático. O
funcionamento.
sistema de ignição, que pode ser feito utilizandose gás propano. O reator propriamente dito onde
II.1.
GASEIFICADOR
ocorre o processo de gaseificação, e o sistema de
CONTRAFLUXO
DE
LEITO
MOVENTE
E
limpeza de gases que se constituem de ciclones
Neste tipo de gaseificador, o combustível a ser
ou uma combinação com outros equipamentos de
gaseificado e o agente fluidizante fluem em
limpeza, como os filtros cerâmicos, com finalidade
sentidos contrários, e o gás é retirado pela parte
de obter os níveis de contaminantes permissíveis
superior. Quando se usa biomassa na forma
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 543 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
natural este gaseificador nota um elevado nível de
mantida em suspensão por meio do fluxo de ar
alcatrão dos gases produzidos que eleva o poder
que passa pelo leito com velocidade suficiente
calorífico dos gases, mas, por outro lado,
para fluidizá-lo. As transferências de massa e
dependendo da aplicação, impõe a sua limpeza
energia nestes gaseificadores são mais intensas
para que se possa utilizar o combustível em
do que nos demais, bem como é possível de se
outros equipamentos como acionadores primários.
obterem temperaturas quase uniformes ao longo
do mesmo.
II.2.
GASEIFICADOR
DE
LEITO
MOVENTE
EM
FLUXO DIRETO
II.4. LIMPEZA DO GÁS
Estes gaseificadores são simples de serem
Para
construídos e são eficientes. Quando se utiliza
equipamentos sem que haja degradação dos seus
biomassa em estado natural como combustível,
componentes, quer seja por erosão, corrosão ou
esta pode possuir alta densidade como, por
ainda deposição sobre os mesmos, o gás a ser
exemplo,
utilizado deve ser o mais limpo pos sível, não
cavacos
de
madeira.
O
agente
que
possa
operar
com
determinados
fluidizante e a madeira fluem no mesmo sentido.
podendo
Desta forma os gases e/ou vapores condensáveis
permissíveis estabelecidas principalmente pelos
eventualmente
fabricantes das turbinas a gás e/ou motores de
gerados
no
aquecimento
da
biomassa são craqueados ao atravessar a zona
de
alta
temperatura,
produzindo
um
exceder
as
quantidades
limites
combustão interna.
gás
combustível mais limpo, com baixo teor de
Os equipamentos que se utilizam nesta etapa do
alcatrão. A inexistência de lavagem dos gases e
processo são basicamente os ciclones, filtros e
conseqüentemente
em
lavadores de gás. Estes requerem manutenções
obter
com maior freqüência por serem muito solicitados.
temperaturas
a
maiores
sua
utilização
possibilitam
eficiências mais elevadas. Estas são uma das
justificativas
pela
preferência
por
estes
III. MANUTENÇÃO CORRETIVA
gaseificadores para geração de potência em
As
pequenas escalas.
freqüência são reparos nas estruturas metálica do
manutenções
gaseificador
Em contrapartida, requerem níveis de umidade da
pelo
que
fato
ocorrem
deste
com
trabalhar
maior
com
temperaturas acima da atmosférica.
madeira a ser introduzida menores que 30% para
serem introduzidas nos gaseificadores.
Ë comum a realização de manutenções em
equipamentos auxiliares onde se fazem reparos
II.3. GASEIFICADOR DE LEITO FLUIDIZADO
no sistema de alimentação de ar, sistema de
Estes gaseificadores são normalmente indicados
alimentação de combustível e outros.
para aplicações de alta capacidade, possuindo
maior flexibilidade quanto ao tipo de combustível.
Para se utilizar madeira, é necessário que esta
seja fornecida em pequenas dimensões para ser
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 544 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Eventuais desobstruções provocadas pelo pó em
De forma geral, a partir de dados obtidos em
determinados pontos do circuito de gás devem ser
literatura e consulta a fabricantes, conclui-se que
retiradas.
os sistemas de gaseificação possuem uma vida
útil por volta de 15 anos.
Além da temperatura, os gaseificadores de carvão
mineral trabalham sempre com a presença de
REFERÊNCIAS
enxofre que é corrosivo e se impregna em
[1] Cortez, L.A. Tecnologias de Conversão da
determinados pontos, propiciando para o início do
Biomassa, 1997.
processo de corrosão e que, normalmente,
requerem manutenções.
[2] Hubert, E.S. Small-Scale Biomass Gaseifiers
for Heat and Power.
Outro
problema,
comum
neste
tipo
de
equipamento, são as infiltrações que devem ser
reparadas, pois contribuem muito para o processo
degradação do equipamento.
Os sistemas de limpeza de gás normalmente
requerem mais manutenções. Em determinadas
aplicações pode-se encontrar sistema de limpeza
contendo areia por onde o gás é submetido.
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Conforme mencionado anteriormente o sistema de
gaseificação de carvão não é complexo quanto à
tecnologia necessária para a gaseificação de
carvão. Estes equipamentos podem trabalhar sob
efeito da temperatura e com a presença de
elementos
nocivos
aos
materiais
metálicos,
dependendo do combustível utilizado. Cita-se,
como exemplo, quando se utiliza carvão mineral
como combustível certamente encontra-se enxofre
no gás. Vale lembrar que esta tecnologia não é
bem difundida por não ser bem consolidada e
enfrenta dificuldades para concorrer com outras
formas de geração de energia.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 545 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Subestação SF6
RESUMO
rugosidades, componentes em flutuação, poeira
O SF6 é um gás incolor, inodoro, não tóxico, não
ou partículas metálicas no invólucro, os quais
inflamável, quimicamente inerte e estável para
podem surgir durante a fabricação, montagem ou
temperaturas até 200 °C, sua utilização como
operação da SIG. Hoje em dia, já se dispõe de
meio dielétrico evidencia-se em função de sua
equipamentos bastante eficientes na detecção de
rigidez dielétrica e da sua capacidade de extinção
falhas como DP’s e partículas soltas dentro da
de arco. As subestações isoladas a gás (SIG’s)
blindagem o que vem colaborar em muito com a
são compostas por um conjunto de equipamentos
realização das manutenções preventivas. Levando
elétricos envazados em uma blindagem metálica
isso
solidamente aterrada e com isolação feita através
desenvolvimento de métodos mais apurados de
do gás SF6 pressurizado. A grande vantagem de
reconhecimento de padrões, pode-se estimar uma
implementação de uma SIG é a enorme redução
vida útil econômica de 35 anos para uma
de
subestação isolada a gás SF6.
área
e
equipamentos.
volume
No
ocupado
entanto,
pelos
existem
seus
em
consideração,
juntamente
com
o
certas
desvantagens também, como por exemplo, o fato
I. INTRODUÇÃO
destas serem compostas de módulos, sendo
O Hexafluoreto de enxofre (SF6) foi sintetizado
assim ocorrendo defeito em qualquer parte da
pela primeira vez nos laboratórios da Faculdade
subestação todo módulo será envolvido. Existem
de Farmacologia em Paris, por Moissan e Lebeau
diversos métodos de detecção de defeitos
em 1900 [1].
utilizados nas SIG’s, sendo que os mais eficientes
são o método acústico e o físico-químico. Uma
O SF6 é um gás incolor, inodoro, não tóxico, não
outra grande vantagem das SIG’s é a baixa
inflamável, quimicamente inerte e estável para
necessidade de manutenções preventivas, por
temperaturas até 200 °C. Apresenta uma estrutura
outro lado, quando ocorrem falhas internas, as
molecular na forma de octaedro cujo centro é
manutenções
ocupado pelo átomo de enxofre, sendo que nos
corretivas
são
complexas,
demoradas e dispendiosas. A falha mais comum
vértices têm-se os átomos de flúor [2].
nas SIG’s é a descarga parcial (DP), sendo que o
mecanismo que leva a esta falha é a redução da
A
tensão de ruptura causada por vários tipos de
evidencia-se em função de sua rigidez dielétrica e
defeitos,
da sua capacidade de extinção de arco. O SF6
tais
como:
vazios
em
isoladores,
utilização
do
SF6
como
meio
dielétrico
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 546 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
submetido a um arco elétrico recompõe-se na
tornam mais baratas que as subestações normais,
medida em que este é removido, o que não
mesmo desconsiderando o custo do terreno.
acontece com outros tipos de dielétricos [3].
Além dessas vantagens existem outras, como por
Estas características físico-químicas levaram a
sua
aplicação
no
desenvolvimento
de
exemplo:
•
equipamentos elétricos isolados a SF6, tais como,
disjuntores,
aterramento,
seccionadoras,
entre
bastante
segura,
silenciosa e não produz rádio interferência;
•
Os equipamentos isolados a gás SF6
desenvolvidas as subestações isoladas a gás
convencionais, reduzindo com isto as
(SIG’s),
buscando-se
manutenções preventivas, o que permite
soluções para se implementar uma subestação
redução de pessoal e menos perda de
em espaços reduzidos nas grandes cidades.
continuidade da operação.
França,
isto
é
sofrem pouco desgaste comparado com os
na
Com
de
operação
foram
surgidas
outros.
chaves
Sua
II. CARACTERÍSTICAS
Porém,
As SIG’s são compostas por um conjunto de
implementação de uma SIG:
equipamentos elétricos, tais como: barramentos,
•
há
algumas
desvantagens
na
A operação de seccionadoras e disjuntores
disjuntores, TC’s, TP’s, seccionadoras, pára-raios,
isolados a SF6 produz surtos de manobra
etc. interligados elétrica e mecanicamente, e
que são prejudiciais ao isolamento dos
envazados em uma blindagem metálica, aço ou
equipamentos acoplados as SIG’s, como
alumínio, solidamente aterrada e com isolação
transformadores, TP’s e buchas;
•
feita através do gás SF6 pressurizado [4].
A presença de partículas metálicas no
interior das SIG’s é crítica, pois estas
Devido
ao
alto
nível
de
disponibilidade
e
podem provocar falhas com descarga
compacidade de seus equipamentos, à facilidade
de manutenção e ao custo competitivo comparado
disruptiva fase-terra.
•
As
SIG’s
são
mais
caras
que
as
com subestações convencionais, o uso de SIG’s é
subestações convencionais para faixas de
uma tendência irreversível atualmente no cenário
tensão até 350 kV;
•
mundial.
O SF6 sob arco se decompõe em alguns
subprodutos, às vezes tóxicos, e que
A grande vantagem de implementação de uma
SIG é a enorme redução de área e volume
ocupado
pelos
seus
equipamentos,
alguns
afetam os materiais dentro da blindagem;
•
As SIG’s são compostas de módulos,
sendo
assim
ocorrendo
defeito
em
fabricantes afirmam que uma SIG de 500 kV
qualquer parte da subestação todo módulo
ocupa 3,5% da área e 1% do volume de uma
será envolvido.
subestação normal de mesma potência, sendo
que para tensões acima de 500 kV, as SIG’s se
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 547 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
As
principais
normas
técnicas
brasileiras
relacionadas são:
•
principais equipamentos serão descritos nas
próximas seções.
NBR10019 – Subestação blindada isolada
a gás para tensões nominais iguais ou
superiores a 72,5 kV (09/1987): Fixa
prescrições
relativas
à
especificação,
II.1. DISJUNTORES
características nominais e ensaios de
Os disjuntores utilizados nas SIG’s não diferem
subestações blindadas isoladas a gás para
muito de um disjuntor a SF6 normal, apenas
tensões nominais iguais ou superiores a
quanto a sua construção. Os mecanismos de
72,5
acionamento
kV.
Aplica-se
a
subestações
podem
ser
hidráulicos
ou
blindadas, projetadas para instalações
pneumáticos, sendo que os hidráulicos são mais
para interior ou exterior, para tensões em
rápidos e adequados para o uso em altas tensões.
corrente alternada, nas quais o isolamento
é obtido, pelo menos parcialmente, por um
O mecanismo de extinção de arco pode ser do
gás isolante que não o ar à pressão
tipo:
•
atmosférica;
•
•
de gás pelos contatos;
NBR12160 – Hexafluoreto de enxofre –
Verificação das propriedades (04/1992):
Dupla pressão, onde produz-se um fluxo
•
Puffer-type, onde injeta-se SF6 a pressão
Prescreve métodos para verificação das
mais alta que a pressão existente no
propriedades do hexafluoreto de enxofre
disjuntor, ou pelo próprio deslocamento
para uso em equipamentos elétricos;
dos contatos.
NBR12318 – Hexafluoreto de enxofre
(01/1992): Descreve o hexafluoreto de
Os disjuntores de dupla pressão estão caindo em
enxofre para equipamentos elétricos, suas
desuso por necessitarem de um sistema de
características principais, e estabelece
serviços auxiliares bastante complexo, sendo
orientações
assim requerem mais manutenção e tem maior
amostragem,
para
seu
rotulagem,
manuseio,
toxidez,
possibilidade de falhas.
armazenagem e transporte;
•
NBR11902 – Hexafluoreto de enxofre
II.2. BARRAMENTOS
(01/1992): Fixa condições exigíveis ao
Os barramentos são feitos de alumínio ou cobre,
hexafluoreto de enxofre para uso como
tem formato tubular e nos seus encaixes possuem
gás isolante em equipamentos elétricos.
contatos prateados. São sustentados dentro da
blindagem por isoladores de resina fundida, e
Os equipamentos utilizados nas SIG’s não diferem
ainda
podem
muito no modo de operação, porém são bastante
monofásicos.
ter
arranjos
trifásicos
ou
diferentes construtivamente, sendo que os seus
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 548 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Os arranjos trifásicos ocupam menos espaço e
Devido a isto, estas podem ser construídas para
podem
operar sob carga, o que muitas vezes permite a
normalmente
ser
acoplados
aos
equipamentos principais de um bay, além de
eliminação de disjuntores em algumas estações.
reduzir os custos.
As SIG’s podem possuir chaves de acionamento
rápido, com capacidade para suportar correntes
II.3. BLINDAGENS
de
As blindagens são as carcaças externas que
proteção.
curto,
como
equipamento
adicional
de
envolvem os barramentos, são confeccionadas
em aço ou alumínio e devem obedecer as normas
As seccionadoras de acionamento lento possuem
de vasos pressurizados, pois o SF6 deve ter
um elevado número de reacendimentos de arcos,
pressão positiva.
o que provoca surtos de tensão em alta
freqüência, os quais ainda não estão totalmente
II.4. BUCHAS
determinados.
As saídas para transformadores podem ser
aéreas, tal como para linhas, ou através de
II.7. CHAVES DE ATERRAMENTO
fluodutos
aos
Por não se utilizar cabos de aterramento nas
transformadores por meio de pequenas buchas
SIG’s, as chaves de aterramento são o único
SF6-óleo.
ponto possível de aterramento. Permitem também
acoplados
diretamente
o acesso aos barramentos para a realização de
Para saídas em linhas aéreas podem ser
testes, tais como:
utilizadas buchas condensivas comuns (SF6-óleo-
•
Resistência de isolamento;
ar) ou buchas a SF6 (SF6-ar).
•
Verificação de polaridade de TC’s;
•
Injeção de corrente primária.
II.5. ISOLADORES
São feitos de resina sintética e tem a finalidade de
II.8.
sustentar os barramentos e fazer o acoplamento
POTENCIAL
entre
o
Os TP’s tanto podem ser indutivos como
compartimentos
acoplados a divisores capacitivos. Já os TC’s são
as
seções
confinamento
do
blindadas,
gás
em
permitindo
estanques.
TRANSFORMADORES
DE
CORRENTE
E
semelhantes aos convencionais; sua estrutura é
própria para que possam ser checadas a
II.6. SECCIONADORAS
polaridade e feita a injeção de corrente primária
As seccionadoras utilizadas em subestações SF6
através das chaves de aterramento.
são
diferentes
das
convencionais
construtivamente e funcionalmente.
Quanto ao aspecto construtivo, existem os
instalados dentro da blindagem e os instalados do
As seccionadoras podem operar lentamente ou
lado externo. Sendo que os últimos têm a
sob ação de molas, operando mais rapidamente.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 549 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
vantagem de poderem ser acessados sem a
DP é um fenômeno elétrico no qual a ruptura do
interrupção da seção onde estão instalados,
gás dentro de um equipamento origina pulsos de
facilitando com isso a manutenção.
corrente e tensão em uma ampla faixa de
freqüência (de alguns kHz até GHz), também
produz emissões eletromagnéticas e acústicas,
bem como decomposição química do gás.
II.9. PÁRA-RAIOS
O uso de pára-raios em SIG’s é de suma
A ocorrência de DP’s pode indicar a presença de
importância para proteção do sistema. Os pára-
um defeito que pode levar a uma falha, portanto
raios podem ser de SiC ou Óxido de Zinco, sendo
existem diversos métodos para se identificar DP’s
que o último vem sendo mais utilizado pelas suas
em SIG’s [5].
melhores características.
A seguir são listadas e comentadas algumas das
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
técnicas de manutenção preditiva aplicadas as
Uma das grandes vantagens das SIG’s é a baixa
SIG’s [9].
necessidade de manutenções preventivas, por
outro lado, quando ocorrem falhas internas, as
III.1. MÉTODOS FÍSICO-QUÍMICOS
manutenções
Desde o início da utilização das SIG’s, tanto os
corretivas
são
complexas,
demoradas e dispendiosas.
fabricantes como as empresas possuidoras deste
tipo de subestação, vêm buscando métodos para
A manutenção preditiva é uma atividade de
acompanhar a evolução do estado interno dos
inspeção, controle e ensaio, realizada em um
compartimentos.
item, sem indisponibilidade operativa, com o
objetivo de se predizer/estimar o ponto ótimo para
A análise do estado do gás, até por analogia com
a intervenção da manutenção preventiva não-
o sucesso alcançado pelas análises de óleo
sistemática.
isolante através de cromatografia, surgiu como
uma ferramenta possível e bastante interessante.
A falha mais comum nas SIG’s é a descarga
parcial (DP), sendo que o mecanismo que leva a
O objetivo dos métodos empregados para análise
esta falha é a redução da tensão de ruptura
é sempre identificar os subprodutos existentes no
causada por vários tipos de defeitos, tais como:
gás, tais como SOF2, SO2F2, HF, etc. procurando
vazios em isoladores, rugosidades, componentes
relacionar a quantidade desses produtos ou a
em flutuação, poeira ou partículas metálicas no
velocidade de formação dos mesmos, com algum
invólucro, os quais podem surgir durante a
fenômeno (DP’s, partículas, vazamentos, etc.) que
fabricação, montagem ou operação da SIG.
possa levar o equipamento a falhar [7].
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 550 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O problema encontrado na aplicação destes
III.3. MÉTODOS ELETROMAGNÉTICOS
métodos é causado pelo fato do SF6 ser um gás
Este método consiste na instalação de detectores
regenerativo, ou seja, após um determinado
no interior da SIG acoplados a digitalizadores, os
período de tempo os subprodutos deixam de
quais teriam a capacidade de captar ruídos,
existir.
provenientes de quaisquer fontes. Utilizando-se de
malhas diferenciais o sistema teria a capacidade
de discernir entre ruídos internos e externos,
identificando com precisão o local do ruído e
III.2. MÉTODOS ACÚSTICOS
através de programas computacionais o sistema
Certos defeitos internos em SIG’s geram ruídos
pode tanto acompanhar a evolução do ruído como
audíveis ou em freqüência de ultra-som, sendo
até dizer a causa.
que a detecção desses ruídos pode ser usada
como ferramenta para manutenção.
Teoricamente este é o mais eficiente de todos os
métodos para identificar descargas parciais,
A técnica consiste em identificar uma fonte de
sendo também eficiente para elaboração de
ruído anormal através de um detector sonoro.
técnicas de manutenção preditiva, porém o grande
Como
são
problema é que se trata de um método invasivo,
provenientes de DP’s ou estão a elas associados,
sendo necessário a colocação de sensores dentro
o seu monitoramento pode indicar a evolução do
da SIG, o que nem sempre é possível.
normalmente
esses
ruídos
estado interno do compartimento.
III.4. GAMAGRAFIA
Dentre os problemas que geram ruídos pode-se
A gamagrafia é a técnica de se fotografar através
citar: partículas ou peças soltas no interior do
da utilização de raios gama, este método não se
compartimento,
vibração
mostrou adequado para identificação de pequenos
mecânica, DP’s provocadas por diferenças de
detalhes, nem para identificar fontes de DP’s.
potencial internas, como no caso de mau contato
Pode ser utilizada para identificar defeitos maiores
entre condutores e blindagem e DP’s provocadas
como peças quebradas no interior da blindagem.
componentes
com
por superfícies irregulares.
III.5. VIBRAÇÕES MECÂNICAS
O problema com estes métodos é que se
Esta técnica tem como base o fato das fontes de
identificando um pequeno ruído, isto não indica a
DP’s produzirem vibrações mecânicas, porém
necessidade de uma intervenção imediata, e
como as SIG’s estão instaladas em locais sujeitos
ainda, o acompanhamento de sua evolução é
a
bastante difícil, uma vez que os ruídos de fundo
equipamento ou externa, é muito difícil de se fazer
não são constantes e tendem a mascarar os
uma análise com esses ruídos mascarando o sinal
resultados.
do defeito.
constantes
vibrações,
quer
interna
ao
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 551 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Devido
às
características
REFERÊNCIAS
construtivas
do
[1] A. Fihman. SF6 physical and chemical data.
equipamento blindado, não se consegue atuar em
Merlin Gerin technical news, fascicule 3, 2nd half
apenas um equipamento, sem afetar pelo menos
year 1976.
aqueles que estão interligados. Desta forma, uma
manutenção corretiva que exija a drenagem do
[2] Y. Pelenc. SF6, circuit-breaker gas, the reasons
gás e a abertura da blindagem é complexa e
why. Merlin Gerin technical news, fascicule 1, 2nd
relativamente demorada.
half year 1976.
Dependendo
do
arranjo
da
subestação
as
manutenções podem comprometer seriamente a
continuidade do abastecimento de energia, devido
[3] M. Dubsis. SF6, the dielectric gas. Merlin Gerin
a esse fator deve-se dar uma maior ênfase às
technical news, fascicule 2, 2nd half year 1976.
manutenções
preventivas,
procurando
assim
evitar as corretivas.
[4] E. Rufato Jr. Tecnologia de equipamentos em
SF6. Monografia, Universidade Federal do Paraná.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
1994.
Hoje em dia, já se dispõe de equipamentos
bastante eficientes na detecção de falhas como
[5] M.F. Latini, G.C Brito Jr., P.H. Teixeira, J.P.
DP’s e partículas soltas dentro da blindagem o
Nunes e J.F. de Souza. Manutenção preditiva em
que vem colaborar em muito com a realização de
subestação isolada a gás SF6. Manutenção
manutenções preventivas [8].
mar/abr 93, pág. 29-35.
E ainda, estão sendo desenvolvidos diversos
[6] W. Ziomek, M. Reformat and E. Kuffel.
trabalhos nas áreas de inteligência artificial e
Application of Genetic Algorithms to Pattern
reconhecimento de padrões que vêm contribuir
Recognition of Defects in GIS. IEEE Transactions
com o diagnóstico de falhas baseado em diversos
on Dielectrics and Electrical Insulation (TDEI). Vol.
métodos [6].
2 No. 2, April 2000. pp. 161-168.
Levando isso em consideração, juntamente com o
[7] C. Beyer, H. Jenett and D. Klockow. Influence
rápido desenvolvimento de equipamentos de
of Reactive SFx Gases on Electrode Surfaces after
medição muito mais precisos e eficientes, pode-se
Electrical Discharges under SF6 Atmosphere.
estimar uma vida útil econômica de 35 anos para
IEEE TDEI. Vol. 7 No. 2, April 2000. pp. 234-240.
uma subestação isolada a gás SF6.
[8] M.S. Indira and T.S. Ramu. Motion of
Conducting Particles Causing Inadvertent Outages
in GIS. IEEE TDEI. Vol. 7 No. 2, April 2000. pp.
247-253.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 552 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
[9] Y. Takahashi. Diagnostic Methods for GasInsulated Substations. IEEE Transactions on
Electrical Insulation. Vol. EI-21 No. 6, December
1986. pp. 1037-1043.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 553 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Subestação Unitária
RESUMO
equipamentos de medição muito mais precisos e
A subestação elétrica constitui parte de um
eficientes, e os diversos equipamentos que se
sistema de potência, concentrada em um dado
encontram na subestação. Pode-se estimar uma
local,
vida útil econômica de 28 anos para uma
compreendendo
primordialmente
as
extremidades de linhas de transmissão e/ou de
subestação elétrica.
distribuição, com os respectivos dispositivos de
manobra, controle e proteção, incluindo as obras
I. INTRODUÇÃO
civis e estruturas de montagem, podendo incluir
Segundo a norma NBR5460, a subestação
também
equipamentos
elétrica constitui parte de um sistema de potência,
conversores e/ou outros equipamentos. Podem
concentrada em um dado local, compreendendo
ser divididas em: subestação transformadora,
primordialmente as extremidades de linhas de
conversora, de manobra, de distribuição e de
transmissão
transmissão. O esquema elétrico, ou arranjo, de
respectivos dispositivos de manobra, controle e
uma subestação é definido a partir do nível de
proteção, incluindo as obras civis e estruturas de
confiabilidade desejado, tem-se os seguintes
montagem,
arranjos de barra comumente encontrados no
transformadores, equipamentos conversores e/ou
sistema elétrico: barra simples, barra principal e
outros equipamentos.
transformadores,
e/ou
de
podendo
distribuição,
com
incluir
os
também
de transferência e barra dupla. Os principais
equipamentos de manobra encontrados em uma
Logo, as subestações elétricas atendem às
subestação são as chaves e disjuntores. Nas
necessidades
subestações também tem-se os transformadores
distribuição da energia elétrica, podendo ser
de potência, o sistema de medição e proteção
divididas nas seguintes categorias:
juntamente com os transformadores de corrente e
de
potencial.
As
técnicas
de
•
de
transformação,
controle
e
Subestação Transformadora: subestação
manutenção
que modifica o nível de tensão da energia
aplicadas às subestações elétricas são de acordo
elétrica, entre a entrada e saída, podendo
com o equipamento inspecionado. Por exemplo,
ser: abaixadora, quando o nível da tensão
para os transformadores de potência os principais
de saída é menor que a de entrada, ou
métodos de manutenção preditiva aplicados são a
elevadora, quando o nível da tensão de
análise cromatográfica e físico-química do óleo
saída é maior que a de entrada;
isolante. Portanto para se ter uma boa estimativa
•
Subestação Conversora: subestação que
da vida útil de uma subestação tem que ser
converte energia elétrica de uma forma a
levado em consideração, o desenvolvimento de
outra,
podendo
ser:
conversora
de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 554 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
corrente, quando converte energia elétrica
sua importância também se evidencia quando da
de
necessidade de ações corretivas sob falta.
corrente
alternada
para
corrente
contínua e vice-versa, ou conversora de
freqüência,
•
quando
energia
As subestações devem ter suas ações e
elétrica em corrente alternada com uma
comandos coordenados a partir de programas e
freqüência
filosofias de operação, em conformidade com as
para
converte
energia
elétrica
em
corrente alternada com outra freqüência;
informações coletadas pelos sistemas de medição
Subestação
e proteção.
de
Manobra:
subestação
destinada a modificar a configuração de
•
•
um sistema elétrico, mediante manobras
Os sistemas de medição e proteção são de
de linhas de transmissão, se esta incluir
fundamental importância na análise das ações
reguladores de tensão, então é chamada
que devem ser tomadas durante a operação e o
de subestação de manobra reguladora;
restabelecimento das subestações elétricas [5].
Subestação de Distribuição: subestação
abaixadora que alimenta um sistema de
As
distribuição de energia elétrica;
relacionadas são:
Subestação de Transmissão: subestação
principais
•
normas
técnicas
brasileiras
NBR11191 – Subestações de distribuição
transformadora na qual entram e saem
tipo I-69-34,5 ou 13,8 kV, até 5 MVA e 34,5
linhas de transmissão.
kV, 13,8 kV até 3,75 MVA - Diagramas
unifilares
e
arranjos
de
subestações
Dentro da subestação elétrica, existem inúmeras
(11/1989): Padroniza diagramas unifilares
maneiras de se promover às ligações entre os
e arranjos de subestações de distribuição
vários componentes que a compõe, estas ligações
tipo I;
elétricas definem o arranjo, ou topologia, da
•
NBR9523 – Subestações de distribuição
(06/1995):
subestação.
Classifica
subestações
de
distribuição de concessionárias de energia
Sendo assim as características operativas de uma
elétrica, levando em conta seus projetos,
subestação são definidas pelos equipamentos de
arranjos típicos, configurações elétricas,
manobra e pelo seu arranjo de barra. Cada
tipos de carga, potências instaladas e
arranjo possui suas vantagens e desvantagens,
tensões nominais;
sendo que cada um deles é mais adequado a um
certo tipo de aplicação.
•
NBR5460 – Sistemas elétricos de potência
– Terminologia (04/1992): Define termos
relacionados com sistemas elétricos de
Os
equipamentos
e
potência, explorados por concessionários
e/ou
de serviços públicos de energia elétrica,
vários
sob os pontos de vista de: geração de
componentes de um sistema elétrico, sendo que
energia elétrica, especialmente em usinas
disjuntores,
desconexões
de
permitem
sejam
manobra,
que
feitas
chaves
conexões
entre
os
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 555 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
hidrelétricas e usinas termelétricas a
somente pode ser feita em uma única barra. Esse
vapor;
de
esquema é de todos o de menor custo, sendo
energia elétrica; operação e manutenção
também o mais limitado em termos operativos,
dos sistemas.
pois todos os circuitos operam em paralelo.
transmissão
e
distribuição
II. CARACTERÍSTICAS
II.1.2. Barra Principal e de Transferência
As principais características das subestações,
Quando uma subestação possui, além de uma
bem como os principais equipamentos elétricos
barra principal, uma barra para auxiliar as
encontrados
manobras necessárias a liberação de disjuntores
em
uma
subestação,
serão
para a manutenção, tem-se a configuração
apresentadas a seguir
denominada barra principal e de transferência.
II.1. ARRANJO DE BARRA
O esquema elétrico ou arranjo de uma subestação
Neste tipo de arranjo embora a subestação
é definido a partir do nível de confiabilidade
possua fisicamente duas barras, do ponto de vista
desejado, ou seja, do objetivo de se manter o
operacional continua sendo um esquema de barra
compromisso de fornecimento de energia elétrica
simples, já que a barra de transferência não pode
aos consumidores [1] [2].
ser
usada
para
interligar
circuitos,
sendo
operacionalmente apenas um prolongamento da
Os principais fatores que influenciam na escolha
barra principal. E ainda, este esquema possui um
do arranjo de barra são:
disjuntor de transferência entre as duas barras,
•
A possibilidade de divisão da rede, por
que assume qualquer um dos circuitos cujo
exemplo, para reduzir a potência de curto-
disjuntor esteja em manutenção.
circuito;
•
•
A
sensibilidade
e
reação
dos
consumidores em caso de interrupção do
Os esquemas de barra dupla são aqueles nos
fornecimento de energia;
quais a subestação tem o barramento composto
A influência mútua dos consumidores em
por duas barras, às quais podem ser ligados
alternativamente todos os circuitos da subestação.
caso de flutuações de tensão;
•
Segurança
do
sistema
elétrico,
de
equipamentos e de pessoas;
•
II.1.3. Barra Dupla
Facilidade de manutenção [3].
Pode-se usar simultaneamente as duas barras e
fazer diversas combinações dos circuitos entre si.
E ainda, este tipo de arranjo possui um disjuntor
Os principais arranjos de barra são:
de acoplamento ligado entre a barra 1 e a barra 2,
que funciona como disjuntor de transferência.
II.1.1. Barra Simples
Os esquemas de barra simples são aqueles em
que a interligação dos circuitos da subestação
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 556 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Normalmente o arranjo de barra dupla aplica-se a
II.2.2. Disjuntores
interligações importantes onde não se pode
A principal função dos disjuntores é a interrupção
sacrificar a segurança do sistema elétrico.
de correntes de falta tão rapidamente quanto o
possível, de forma a limitar a um mínimo os
II.2. EQUIPAMENTOS DE MANOBRA
possíveis danos causados aos equipamentos
Os principais equipamentos de manobra são:
pelos curtos-circuitos.
II.2.1. Chaves
Além das correntes de falta, o disjuntor deve ser
As chaves podem ser classificadas de acordo com
capaz de interromper correntes normais de carga,
suas características e funções que desempenham
correntes de magnetização de transformadores e
nas subestações de alta tensão:
reatores, e as correntes capacitivas de bancos de
•
Seccionadoras: não podem operar em
capacitores e de linhas em vazio. E ainda, o
carga; servem para contornar (baipassar) e
disjuntor deve ser capaz de fechar circuitos
isolar equipamentos, como disjuntores e
elétricos não só durante condições normais de
capacitores série, para a execução de
carga como na presença de curtos-circuitos [4].
manutenção ou por necessidade operativa
•
•
e manobrar circuitos entre os barramentos
II.3. SISTEMA DE MEDIÇÃO
de uma subestação;
A aplicação de equipamentos de medição em
Chaves de terra: servem para aterrar
sistemas elétricos tem como objetivo permitir a
componentes do sistema em manutenção
observação e o registro das grandezas elétricas e
ou linhas de transmissão, barramentos ou
não-elétricas, fornecendo elementos necessários
bancos de capacitores em derivação;
à operação do sistema. E ainda, possibilita a
Chaves de operação em carga: servem
atuação preventiva e corretiva a fim de garantir o
para
fornecimento de energia aos consumidores com a
abrir
e/ou
fechar
determinados
circuitos em carga e manobrar bancos de
qualidade adequada [7].
reatores e de capacitores;
•
Chaves de aterramento rápido: necessitam
As medidas elétricas em uma subestação devem,
de tempos de fechamento extremamente
portanto, existir em qualidade e quantidade
rápidos,
sempre
suficientes às necessidades da subestação a ser
acionamento por explosivos; servem para
supervisionada, viabilizando o acesso aos dados
aterrar
necessários à sua operação e à correção de suas
exigindo
determinados
quase
componentes
energizados, normalmente com o objetivo
falhas.
de provocar uma falta intencional na rede,
de forma a sensibilizar os sistemas de
As principais grandezas observadas para a
proteção [4].
operação de uma subestação são:
•
Tensão: contribui para permitir a operação
de equipamentos e instalações; observar e
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 557 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
respeitar as restrições de isolamento
que se coloca no secundário. Desta forma a
impostas
corrente
pelos
equipamentos
da
que
circulará
no
primário
dos
subestação; fornecer dados para o ajuste e
transformadores de corrente é ditada pelo circuito
atuação dos equipamentos de controle de
de potência, ou circuito primário [4].
tensão e compensação de reativo.
•
•
Corrente:
contribui
para
permitir
a
operação de equipamentos e instalações;
Os transformadores de potencial têm a finalidade
permitir o controle do carregamento de
de isolar o circuito de baixa tensão (secundário)
equipamentos face às suas restrições
do circuito de alta tensão (primário), e ainda de
operativas;
reproduzir os efeitos transitórios e de regime
Fator de potência: contribui para avaliar as
permanente do circuito de alta tensão o mais
condições operativas do sistema elétrico;
fielmente possível no circuito de baixa tensão [4].
permitir
o
gerenciamento
da
carga;
identificar a necessidade de compensação
II.4. SISTEMA DE PROTEÇÃO
Os
de reativos;
•
II.3.2. Transformadores de Potencial
Freqüência: contribui para fornecer dados
para o ajuste e atuação dos equipamentos;
permitir o restabelecimento de partes do
sistema desligadas pelo sistema de alívio
sistemas
elétricos
defrontam-se
com
perturbações e anomalias de funcionamento que
prejudicam a qualidade do serviço e as próprias
instalações elétricas, sendo assim a aplicação de
equipamentos de proteção objetiva assegurar, o
melhor possível, a continuidade de alimentação
de cargas [8].
dos usuários e salvaguardar o material e
Os
medidores
e
relés
de
proteção
das
instalações da rede [6].
subestações são atuados por tensões e correntes
supridas por transformadores de potencial (TP) e
de corrente (TC). A função dos TP e TC é
transformar as correntes e tensões do sistema de
potência em magnitudes menores, e fornecer
isolação galvânica entre o sistema de potência e
No cumprimento dessas missões a proteção deve
tanto alertar os operadores em caso de perigo não
imediato, como retirar de serviço a instalação se
há, por exemplo, um curto-circuito que arriscaria
danificar um equipamento ou afetar toda rede [7].
os relés de proteção e instrumentos de medição.
Nos estudos de proteção de um sistem a elétrico,
II.3.1. Transformadores de Corrente
devem ser examinados três aspectos importantes:
Os transformadores de corrente têm o seu
•
Operação normal do sistema;
enrolamento primário ligado em série com o
•
Prevenção contra falhas elétricas;
circuito de alta tensão. A impedância do TC, vista
•
Limitação dos defeitos devidos às falhas.
do lado do enrolamento primário, é desprezível,
comparada com a do sistema ao qual estará
A proteção por meio de relés vem contribuir com o
instalado, mesmo que se leve em conta a carga
terceiro aspecto, e tem como função principal
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 558 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
promover uma rápida retirada de serviço de um
Tabela 1 – Principais Relés enc ontrados nas
elemento do sistema quando esse sofre um curto-
subestações
circuito, ou quando ele começa a operar de modo
anormal que possa causar danos ou, de outro
modo, interferir com a correta operação do resto
do sistema. E ainda, tem como função secundária
promover a indicação da localização e do tipo de
defeito.
Os relés de proteção são constituídos por um
elemento sensor, ou detector, um elemento
comparador e de um elemento de controle, são
dispositivos por meio dos quais um equipamento
elétrico é operado quando se produzem variações
nas condições deste equipamento ou do circuito
em que ele está ligado, ou em outro equipamento
ou circuito associado.
Esses
relés
As
supervisionam
constantemente
grandezas dos sistemas elétricos, tais como:
tensão, corrente, freqüência, etc., e grandezas
inerentes
aos
próprios
ASA
21
25
26
27
32
49
50
51
59
62
63
64
67
78
79
81
87
equipamentos,
por
exemplo: temperatura.
Relé de ...
Distância
Conferência de sincronismo
Temperatura do óleo
Subtensão
direcional de potência
Temperatura do enrolamento
Sobrecorrente instantâneo
Sobrecorrente temporizado
Sobretensão
Interrupção ou abertura temporizada
Gás
Proteção de terra
Direcional de sobrecorrente CA
Proteção contra falta de sincronismo
religamento CA
Freqüência
Proteção diferencial
técnicas
de
manutenção
aplicadas
às
subestações elétricas são de acordo com o
equipamento
inspecionado,
comentados
os
abaixo
principais
serão
equipamentos
inspecionados nas subestações [9]:
III.1. TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA
As principais técnicas de manutenção preditiva
Na Tabela 1 são apresentados os principais relés
encontrados em subestações:
III.
MANUTENÇÃO
aplicada aos transformadores de potência:
•
PREDITIVA
Análise
cromatográfica
dos
gases
dissolvidos no óleo isolante, os gases mais
E
significativos
PREVENTIVA
produzidos
pela
decomposição do óleo são o hidrogênio
A manutenção preditiva é uma atividade de
(H2), metano (CH4), etano (C2H6), etileno
inspeção, controle e ensaio, realizada em um
(C2H4), acetileno (C2 H2), sendo que a
item, sem indisponibilidade operativa, com o
quantidade desses gases está relacionada
objetivo de se predizer/estimar o ponto ótimo para
a intervenção da manutenção preventiva nãosistemática.
com os defeitos internos;
•
Ensaios físico-químicos do óleo isolante:
teor de água, rigidez dielétrica, tensão
interfacial, fator de perdas e acidez, sendo
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 559 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
que cada ensaio está associado a defeitos
•
Isolamento CC;
internos.
•
Fator de potência;
•
Funcionamento
Os principais serviços de manutenção preventiva
são:
•
Inspeção
detalhada
nos
circuitos
de
dos
contadores
de
descargas;
•
Isolamento CC das bases isoladas;
•
Inspeção completa.
controle e fiação, vazamentos em buchas,
•
•
válvulas e tubulações;
III.4. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL E DE
Manutenção no comutador de TAP sob
CORRENTE
carga do transformador;
Os principais serviços de manutenção preventiva
Verificação do correto funcionamento do
são:
niveostato, incluindo simulação de alarme
•
Isolamento CC dos enrolamentos primários
e secundários;
para nível mínimo.
III.2. DISJUNTORES
•
Fator de potência do enrolamento primário;
•
Limpeza e reaperto dos terminais primários
As novas técnicas de manutenção preditiva que
e secundários;
estão sendo introduzidas como auxílio nas
•
Substituição da sílica-gel, se houver;
manutenções preventivas são:
•
Inspeção completa.
•
Monitoramento do percurso do contato
principal;
III.5. SISTEMAS DE PROTEÇÃO
•
Monitoramento da corrente interrompida;
Basicamente,
•
Monitoramento de entrada e saída de
apresentam dois modos de falha: falha em operar
comandos.
na presença de uma demanda operacional e
os
dispositivos
de
proteção
operação desnecessária na ausência de demanda
Os principais serviços de manutenção preventiva
operacional.
são:
•
Isolamento CC;
A manutenção preventiva desses equipamentos
•
Resistência de contato;
depende do tipo de tecnologia utilizada e
•
Limpeza e lubrificação do mecanismo de
geralmente envolve a aferição e calibração dos
comando;
mesmos, com periodicidade que varia de dois a
Simulação da atuação das proteções.
quatro anos.
•
III.3. PÁRA-RAIOS
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A principal técnica de manutenção preditiva
Hoje em dia, já se dispõe de sistemas de
aplicada aos pára-raios é a inspeção por
automação aplicados em subestações elétricas o
termografia,
que vem contribuir com o processo de medição e
e
os
principais
serviços
de
manutenção preventiva são:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 560 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
verificação da atuação das proteções e alarmes
[5] A.R. Aoki. Planejador Inteligente para o
das subestações.
Restabelecimento
de
Subestações
Elétricas.
Dissertação, Escola Federal de Engenharia de
E ainda, estão sendo desenvolvidos diversos
trabalhos
utilizando
técnicas
de
Itajubá, 1999.
inteligência
artificial e reconhecimento de padrões que vêm
[6] S.H. Horowitz; A.G. Phadke. Power System
contribuir com o diagnóstico de falhas ocorridas
Relaying – Second Edition. Research Studies
em subestações elétricas, e até na correção das
Press, 1995.
mesmas.
[7] J.A. Jardini. Sistemas digitais para automação
Portanto para se ter uma boa estimativa da vida
da geração, transmissão e distribuição de energia
útil de uma subestação tem que ser levado em
elétrica. São Paulo, s.ed., 1996.
consideração,
o
desenvolvimento
de
equipamentos de medição muito mais precisos e
[8] G.M. Ribeiro. Sistemas Especialistas para
eficientes, e os diversos equipamentos que se
Restabelecimento Automático de Subestações.
encontram na subestação. Pode-se estimar uma
Dissertação, Escola Federal de Engenharia de
vida útil econômica de 28 anos para uma
Itajubá, 1993.
subestação elétrica.
[9] J.R.D. Fonseca. Manutenção Preventiva e
REFERÊNCIAS
Preditiva de Equipamentos de Alta e Média
[1] A.A. Menezes. Subestações e Pátio de
Tensão. 14° Congresso Brasileiro de Manutenção.
Manobras de Usinas Elétricas – Volume 1.
Foz do Iguaçu, 1999.
Conquista, 1976.
[2] A.A. Menezes. Subestações e Pátio de
Manobras de Usinas Elétricas – Volume 2.
Conquista, 1977.
[3] J.M. Bifulco. How to estimate construction
costs
of
electrical
power
substations.
Van
Nostrand Reinhold Company, 1973.
[4] A. D’Ajuz, et alli. Equipamentos Elétricos –
especificação e aplicação em subestações de alta
tensão. Rio de Janeiro, Furnas, 1985.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 561 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Suprimento e Tratamento D’Água
RESUMO
ou
A expansão da geração por termelétricas é uma
Independentemente do tipo de combustível, há de
realidade no Brasil. Até o início deste ano havia,
se suprir estas instalações com água tratada para
segundo a ANEEL, pedidos de análise para
a geração de vapor de alta qualidade para melhor
estudos de viabilidade, implantação ou ampliação
desempenho da instalação. O tratamento externo
de capacidade de aproximadamente 23 mil MW. A
da água de alimentação, com reagentes, é o mais
proximidade de grandes mercados consumidores
adequado, eficiente e de maior confiabilidade para
de eletricidade, linhas de transmissão capazes de
todos os tipos de caldeiras. No Brasil, já existem
absorver
a
centrais operando há mais de 30 anos e em bom
em
estado de conservação. Desta forma, um valor de
construção, fazem com que, aproximadamente,
vida útil econômica de 25 anos para sistemas de
80% desta capacidade esteja concentrada na
tratamento de água é bastante viável e aceitável.
existência
grandes
de
produções
gasodutos,
ou
mesmo
prontos
ou
se
encaminha
para
esta
direção.
Região Sudeste, sendo mais da metade deste
percentual previsto para os estados de São Paulo
I. INTRODUÇÃO
e Rio de Janeiro. Considerando a previsão da
As águas utilizadas para alimentação de caldeiras
capacidade a ser instalada de 23 mil MW e
provêm de fontes naturais como rios, lagos,
sabendo-se que uma instalação termelétrica
córregos ou de outros mananciais. De acordo com
convencional tem um consumo específico de
sua
vapor (água) de aproximadamente 3 kg/kWh,
concentrações
enquanto que, para uma central nuclear, este
dissolvidos ou em suspensão.
procedência,
estas
podem
diversas,
conter,
vários
em
produtos
valor é o dobro, deve-se estar bastante atento
para o suprimento de água de alimentação da
Estas águas contêm impurezas como compostos
caldeira, sem nos esquecermos que a esta deve-
minerais, matérias orgânicas e inorgânicas, além
se acrescentar algo em torno de 90 kg/kWh de
de gases dissolvidos.
água de resfriamento em circulação aberta de
centrais operando em ciclo a vapor simples. Desta
Ao se evaporarem, haverá a liberação de gases
forma, além de condicionantes ambientais, esta
dissolvidos
concentração de geração próxima dos grandes
decomposição de matéria orgânica, além dos
centros de carga pode vir a ser problema, pois, via
resíduos
de regra, as disputas associadas aos múltiplos
depósitos com aderências de diferentes tipos, tais
usos da água, em conseqüência da redução da
como lodo, de fácil remoção, ou as chamadas
disponibilidade e da qualidade, já é um problema
incrustações que se incorporam a parte metálica
existentes
minerais.
ou
Estes
decorrentes
resíduos
da
formam
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 562 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
na forma de resíduos resistentes, de remoção
mais difícil.
matérias orgânicas colóides);
Estas incrustações, além de gerar uma redução
na vazão, aumentar a perda de carga, contribuem
de
Sólidos em suspensão (areias, argilas,
maneira
significativa,
por
serem
•
Líquidos insolúveis (óleo, graxas, sabões);
•
Gases dissolvidos (inertes como N2 ou
agressivos como O2, CO2, SO2).
fracos
condutores de calor (aproximadamente 5% da
III. CORROSÃO
capacidade
da
Outro ponto importante a ser observado é quanto
transferência de calor dos gases produtos da
ao problema da corrosão. O contato de um metal
combustão para a água.
com a água gera a oxidação dos seus elementos,
do
aço),
para
a
queda
fenômeno
Observa-se,
então,
que
estes
conhecido
como
ferrugem.
Se
depósitos
devidamente tratada, a ferrugem em si não é
incrustantes permitem uma forte concentração de
problema, mas, ao se trabalhar com altas
calor (hot points) na parede dos tubos, que
temperaturas, a ferrugem passa rapidamente para
provoca a redução da resistência do material e,
um estado de corrosão, chamado de ferrugem
conseqüentemente, da vida útil da instalação e
avançada.
pode vir a causar a sua ruptura (golpe de
fogo/efeito laranja), com alto risco à segurança de
Esta corrosão retira partículas da superfície do
todos que, direta ou indiretamente, convivem com
metal de uma maneira geral ou causa o fenômeno
uma termelétrica.
conhecido como “pitting” ou “corrosão localizada”.
Não podemos nos esquecer de mencionar a
É claro que, diante de uma situação de trabalho
corrosão galvânica que é conseqüência do fato de
que prejudica a transmissão de calor entre os
dois metais diferentes, como cobre e aço, na
fluidos do processo, o gerador de vapor passa a
presença de água, passarem eletrodos de um ao
produzir
outro devido à condução através da água, o que
menor
quantidade
de
vapor
e,
conseqüentemente, a apresentar uma redução no
reduz a superfície do metal.
seu rendimento térmico e, assim, um aumento no
consumo de combustível se faz notar para
compensar esta queda de produção.
IV. ESCORVAMENTO
Deve ser considerada também a ação de uma
espuma criada na caldeira, conhecida como
II. CLASSIFICAÇÃO DAS INCRUSTAÇÕES
escorvamento, que causa danos nas turbinas,
As impurezas normalmente encontradas nas
uma vez que esta entra nas linhas de vapor.
águas de alimentação de caldeiras e que darão
origem às incrustações podem ser classificadas
O
em:
termelétricas, é causado por um problema básico.
•
escorvamento,
no
caso
de
instalações
Sólidos dissolvidos (ligeira ou altamente
Quando produtos químicos são aplicados em
solúveis);
maior quantidade do que o necessário, surge a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 563 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
espuma na superfície da água no interior da
Uma
vez
que
as
principais
impurezas
caldeira. Esta espuma, ao entrar na tubulação de
provenientes das águas naturais são conhecidas,
saída do vapor da caldeira, acaba por formar uma
foram propostos vários métodos simplificados
vedação no tubo. Esta vedação de espuma age
para um controle rotineiro e que oferecem
como uma bomba de sucção e suga atrás de si
resultados plenamente satisfatórios.
toda sujeira e espuma que estão na superfície da
água.
A American Public Health Association, N.Y.,
propôs um destes métodos, o qual consiste em
O modo de se evitar o escorvamento é assegurar,
determinarem-se valores de dureza, alcalinidade
através de uma manutenção e tratamentos
fenolftaleínica, alcalinidade metil-orange, cloretos,
adequados, que a água não esteja contaminada,
fosfatos
obtendo-se isto através da utilização de produtos
determinação de dados adicionais como: sólidos
de alta qualidade.
totais,
e
pH.
resíduo
Outras
águas
calcinado,
exigem
matéria
a
orgânica,
concentração de O2 livre e sílica.
V. ANÁLISE DAS ÁGUAS
A análise das águas de alimentação reveste-se de
Cabe destacar que a sílica é a responsável pelas
importância cada vez maior, à medida que se
incrustações mais difíceis de serem removidas
verifica um grande avanço na tecnologia do
das superfícies metálicas.
tratamento dessas águas.
VI.
Além
da
qualidade
sempre
crescente
dos
TRATAMENTO
DE
ÁGUAS
DE
CALDEIRAS
produtos e equipamentos utilizados, a análise é
Com o objetivo de impedir inconvenientes, como
condição essencial para o perfeito aproveitamento
os citados anteriormente, deve-se melhorar a
dos mesmos, possibilitando maior vida útil.
qualidade das águas de alimentação de caldeiras
através de processos capazes de colocá-las
Também o aspecto econômic o do tratamento é
dentro de parâmetros e condições apropriadas à
controlado pela análise, a qual, mantendo os
sua utilização. Assim têm-se:
valores ideais, evita as super dosagens, por vezes
•
Tratamento externo;
inconvenientes mesmo sob o ponto de vista
•
Tratamento interno;
técnico.
•
Tratamento combinado.
Apesar do exposto, uma análise completa, na
O primeiro processo prepara a água antes de ela
rotina de controle diário não constitui uma prática,
ser introduzida no gerador de vapor. O segundo
por se tratar de um trabalho demorado e pouco
realiza as reações químicas para melhoria da
útil.
qualidade no interior da própria caldeira.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 564 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
A aplicação de um ou outro processo depende
A descarga é responsável pela manutenção da
das impurezas encontradas nas águas, mas, a
concentração
rigor, todo tratamento externo tende a completar
apropriados e também elimina o lodo que se
as reações no interior da caldeira.
acumula nas partes inferiores da caldeira.
No tratamento externo, utilizam-se processos para
A descarga pode ser: descontínua e contínua.
dos
sais
dentro
dos
limites
abrandamento, visando a corrigir seu pH e
eliminar a dureza da água; processos de
A descarga descontínua, também conhecida como
desmineralização para reduzir o teor de sólidos
intermitente, é lançada toda no esgoto e,
totais; processos de degaseificação e processos
normalmente, dura de 5 minutos a 15 minutos a
de remoção de sílica.
cada 3,5 horas ou até 24horas. Ela é feita de
acordo com as necessidades de operação e
O tratamento interno é utilizado para águas não
funcionamento do gerador de vapor, com o
turvas, de baixa dureza através da adição de
objetivo de eliminar os depósitos em suspensão e
composições
reduzir a concentração de sólidos totais, solúveis
apropriadas,
à
disposição
no
mercado, em função das impurezas, sendo, no
na água interna.
entanto, o trifosfato de sódio o produto básico
destas composições.
Por sua vez, a descarga contínua não é lançada
no esgoto, permanecendo, assim, no ciclo,
VII. MANUTENÇÃO
passando, no entanto, primeiramente por um
Apesar do tratamento mais rigoroso que se possa
trocador de calor, recuperador de entalpia da água
adotar, excetuando-se a destilação, é impossível
de descarga e seguindo para o tratamento de
eliminar da água todas as impurezas nela
água externo. Apesar de se manter durante todo o
existentes, principalmente os sais em solução.
tempo de funcionamento da caldeira, a descarga
contínua não dispensa a utilização da descarga
Desta forma, com a geração de vapor, acumulam-
descontínua, embora a reduza consideravelmente.
se estas impurezas até que a concentração atinja
valores
do
limite
de
solubilidade,
havendo
VIII. CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA DE
precipitações que vêm causar as incrustações,
ALIMENTAÇÃO DE CALDEIRAS
formação de espuma e arraste de partículas
Tendo em vista o exposto anteriormente, sabemos
sólidas.
que a água de alimentação de caldeiras deverá
possuir algumas características para o bom
Um procedimento, que concorre como auxiliar de
desempenho da instalação.
manutenção preditiva, visando a aumentar a vida
útil da instalação como um todo, é realizar a
Assim, é de se esperar, principalmente para
chamada descarga da caldeira.
instalações
que
trabalham
com
pressões
elevadas, que todo fabricante deva prescrever as
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 565 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
condições mínimas exigíveis para a água, que se
introduz na caldeira e para a água dentro da
Tabela 2
Alcali-
Sólidos
Totais
nidade
Suspensos
PSIG
PPM
PPM
0 - 20
3500
700
300
125
21 – 30
3000
600
250
90
31 – 40
2500
500
150
50
41 – 50
2000
400
100
35
51 – 60
1500
300
60
20
61 –70
1250
250
40
8
71 – 100
1000
200
20
2,5
101 – 140
750
150
10
1,0
>140
500
100
5
0,5
Pressão
caldeira.
Desta forma, as tabelas, a seguir, apresentam
algumas destas prescrições.
A Tabela 1 estabelece a qualidade da água de
alimentação da caldeira entre as pressões de 10 e
100 kgf/ cm2. Acima destas pressões, as
exigências de qualidade são bem superiores,
sendo prática dominante a adoção de água
destilada para acrescentá-la ao sistema fechado
Sólidos
PPM
Sílica
PPM
do ciclo térmico.
VI. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Tabela 1
Pressão
pH
Dureza
ATM
Independentemente do tipo de caldeira ou da
Oxigênio
Gás Carb.
Dissolvido
Dissolvido
PPM
PPM
proporção das impurezas, quando se tem uma
produção de vapor superior a 4500 kg por hora,
caso típico das centrais termelétricas, deve existir
10
8 - 9
0,5
-
-
15
8 - 9
0,5
-
-
20
8 - 9
0,5
0,02
0
Do mesmo modo, quando a água tem mais de 8
25
8 - 9
0,5
0,02
0
graus de dureza permanente ou mais de 18 graus
30
8 - 9
0,2
0,02
0
de dureza total, faz-se necessária a instalação do
40
8 - 9
0,2
0,02
0
sistema e, devido à sua importância para o bom
50
7,5 - 8
0,05
0,02
0
funcionamento da central, bem como pelo seu
60
7,5 - 8
0,02
0,02
0
próprio custo, deve ser bem cuidado no que diz
80
7,5 - 8
0,02
0,02
0
respeito à manutenção de todos os seus
100
7,5 - 8
0,02
0,02
0
equipamentos, o que contribui para aumentar sua
um sistema de tratamento d’água.
vida útil.
A “American Boiler and Affiliated Industries
Manufactures
Association’s”
estabelece
as
No Brasil, já existem centrais operando há mais
seguintes prescrições para a água de alimentação
de 30 anos e em bom estado de conservação.
de caldeiras:
Desta forma, um valor de vida útil econômica de
25 anos para sistemas de tratamento de água é
bastante viável e aceitável.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 566 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
REFERÊNCIAS
[1] Pera, H., Geradores de Vapor, Editora Fama
S/C Ltda., São Paulo, 1990.
[2] Torreira, R. P., Geradores de Vapor, Editora
Libris, São Paulo, 1995.
[3] Pull, E., Calderas de Vapor Editorial Gustavo
Gili, S.A., Barcelona,1989.
[4]
Nordel,
E.,
Water
Treatment,
Reinhold
Publishing Corporation, New York, 1965.
[5] Kohan, A.L.; Spring Jr., H.M., Boiler Operator’s
Guide, McGraw-Hill, Inc. New York, 1991.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 567 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Transformador de Aterramento
RESUMO
influências na vida útil do equipamento, e ainda,
um
os critérios de manutenção adotados para estes
transformador usado com intuito de haver fluxo de
transformadores, pode-se estimar uma vida útil
corrente do neutro para o terra. Por se tratar de
econômica de aproximadamente 50 anos para
um dispositivo que trabalha em períodos muito
este tipo de equipamento.
Um
transformador
de
aterramento
é
curto de tempo, o seu custo e seu tamanho são
menores que os de transformadores comuns.
I. INTRODUÇÃO
Autotransformadores zig-zag também podem ser
Um transformador de aterramento pode ser usado
usados como transformadores de aterramento.
com a finalidade de se reduzir a impedância de
Neste tipo de conexão as impedâncias de
seqüência zero, e conseqüentemente reduzir o
seqüência
ser
deslocamento de neutro, ou ainda para aterrar um
consideradas iguais a Zm, sob condições normais
sistema não aterrado. A impedância efetiva de um
de tensão, e, portanto podem ser consideradas
enrolamento estrela-delta seria igual a impedância
infinitas. Observando-se os históricos de falhas
de seqüência zero e apareceria como ramo em
desses equipamentos, nota-se que na verdade
paralelo no diagrama de seqüência zero. Como
ocorrem defeitos em seus componentes e não a
nenhuma corrente de seqüência positiva (a menos
falha do equipamento como um todo. Os
da corrente de excitação) pode fluir neste sistema,
componentes
do
o transformador não apareceria como uma
transformador, expostos a ação do tempo, chuva,
impedância nem no diagrama de seqüência
calor, frio, apresentam um histórico grande de
positiva, nem no de seqüência negativa.
positiva
e
negativa
instalados
no
podem
corpo
falhas, segundo levantamento do setor elétrico.
Como estes equipamentos não estão expostos a
Um
sobrecarregamento, não sofrem envelhecimento
transformador usado com intuito de haver fluxo de
acelerado pela ação da temperatura. Assim, o
corrente do neutro para o terra. A potência
fator que pode influir na forma de envelhecimento
nominal de um transformador de aterramento
destes transformadores é o meio de isolação do
trifásico, ou de um banco de aterramento, é o
óleo isolante com o meio ambiente, respiração
produto da tensão normal de linha ao terra pela
livre, sílica-gel, membrana, etc. Em termos de
corrente de neutro que o transformador está
manutenção,
sofrem
projetado para conduzir sob condições de falta
pré-
durante um tempo especificado. O período de um
estabelecidos. Desta forma, considerando-se as
minuto é geralmente utilizado para especificação
falhas características destes equipamentos e suas
em transformadores de aterramento, entretanto
inspeções
esses
e
testes
equipamentos
em
períodos
transformador
de
aterramento
é
um
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 568 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
outras taxas previstas em norma podem ser
Transformadores de aterramento, particularmente
especificadas
ser
em zig-zag, normalmente são projetados tal que a
realizada. Como se trata de um dispositivo que
corrente nominal de neutro flua quando uma falta
trabalha em períodos muito curto de tempo o seu
fase-terra sólida é aplicada aos terminais do
custo e seu tamanho são menores que os de
transformador, assumindo que a tensão de
transformadores comuns.
alimentação seja totalmente mantida. Isto é
dependendo
da
tarefa
a
equivalente a 100% da tensão de seqüência-zero
Autotransformadores zig-zag também podem ser
imposta
usados como transformadores de aterramento.
resultando na circulação da corrente nominal de
Neste tipo de conexão as impedâncias de
neutro.
seqüência
positiva
e
negativa
podem
aos
terminais
do
transformador
ser
consideradas iguais a Zm, sob condições normais
Transformadores
de
potência
convencionais
de tensão, e, portanto podem ser consideradas
podem ser conectados para servirem como
infinitas.
transformadores de aterramento, mas a corrente e
os valores de tempo para serviço de aterramento
Quando ocorre uma falta, a corrente de seqüência
estão abertos para questionamentos dependendo
zero é igual e oposta em cada enrolamento de
da forma e detalhes de construção. Quando esses
cada fase do transformador, e, portanto “verá" a
valores modificados são desejados, eles devem
impedância de dispersão entre os enrolamentos.
ser obtidos de fabricantes.
Logo, a impedância Z0 é igual em ohms à
impedância entre dois enrolamentos em cada
II.1. IMPEDÂNCIAS ESTRELA-DELTA
fase.
A impedância para correntes de seqüência-zero
em cada fase de um banco de aterramento
II. CARACTERÍSTICAS
estrela-delta,
solidamente
A tensão nominal de um transformador de
unidades
aterramento é a tensão de linha para qual a
impedância de fuga ôhmica entre um enrolamento
unidade é projetada.
primário (estrela) e o correspondente enrolamento
monofásicas
é
aterrado,
incluindo
igual
ZPS,
a
a
secundário (delta):
Z0 = ZPS
Quando em operação em tensão trifásica nominal
equilibrada, somente a corrente de excitação
circula nos enrolamentos de um transformador de
A impedância percentual de seqüência-zero é
aterramento.
normalmente expressa em termos de potência e
Correntes
de
magnitudes
consideráveis começam a circular no circuito de
aterramento
somente
quando
uma
tensão de linha:
falta
Z0% =
envolvendo o terra ocorre no sistema conectado.
Z PS .UG
10kV 2
Onde:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 569 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
UG = (tensão de fase) X (corrente nominal
Z0% =
de neutro)
Z PS .UG
10kV 2
Em um transformador de aterramento trifásico
III. PRINCIPAIS FALHAS
estrela-delta, Z0 pode ser menor que ZPS por um
Observando-se
fator dependendo da forma de construção do
equipamentos, nota que na verdade ocorrem
núcleo: uma fração típica de Z0 para ZPS é 0,85,
defeitos em seus componentes e não falhas do
entretanto variações deste valor para diferentes
equipamento como um todo.
históricos
de
falhas
desses
projetos são possíveis.
Os
componentes
instalados
no
corpo
do
II.2. IMPEDÂNCIAS ZIG-ZAG
transformador, expostos a ação do tempo, chuva,
A impedância para correntes de seqüência-zero
calor, frio, apresentam um histórico grande de
em cada fase de um banco de aterramento zig-
falhas, segundo levantamento do setor elétrico,
zag, solidamente aterrado, pode ser derivado
devido ao ressecamento de juntas e oxidação de
teoricamente da figura:
contatos, porém, no máximo eles podem causar o
desligamento do transformador, sem causar
danos a parte ativa ou diminuir o tempo de vida
útil destes equipamentos.
Como estes equipamentos não estão expostos a
sobrecarregamento, pois são dimensionados para
a carga no momento do projeto e esta carga
normalmente
envelhecimento
não
é
variável,
acelerado
não
sofrem
pela
ação
da
na
forma
de
temperatura.
O
fator
que
pode
influir
Figura 1: circuito equivalente de um transformador de
envelhecimento destes transformadores é o meio
aterramento zig-zag
de isolação do óleo isolante com o meio ambiente,
respiração livre, sílica-gel, membrana, etc...
E
0
E 0
I0
= I0 × Z
=
Z
0
=
ps
Z
−
e
p
+
e
p
PS
IV.
MANUTENÇÃO
PREVENTIVA
E
PREDITIVA
A porcentagem da impedância de seqüência -zero
para a conexão zig-zag é normalmente expressa
em termos de potência e tensão fase-fase:
Mensalmente, o transformador sofre inspeção
visual quanto a estanqueidade, fixação de
componentes, estado da pintura, sinais de sobre-
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 570 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
aquecimento, conexões, fixação na base (quando
Desta
forma,
considerando-se
as
falhas
for o caso).
características destes equipamentos e suas
influências na vida útil do equipamento, e ainda,
Anualmente, além da inspeção mensal, é retirada
os critérios de manutenção adotados para estes
uma amostra de óleo isolante para análise físico-
transformadores, pode-se estimar uma vida útil
química e cromatográfica, e testada a atuação dos
econômica de aproximadamente 50 anos para
dispositivos primários (relés de fluxo ou bucholz,
este tipo de equipamento.
fins-de-curso, válvula de alívio, etc.).
REFERÊNCIAS
Além
das
inspeções
quadrianualmente,
e
faz-se
testes
anteriores,
ensaios
[1]
Electrical
Transmission
and
Distribuition
elétricos
Reference Book, Central Station Engineers of the
(capacitância, fator de potência, isolação DC,
Westinghouse Electric Corporation, 4th edition,
relação de transformação, resistência ôhmica).
1950.
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
[2] Cogo, J. R., e. Abreu, J. P. G, Transformador
No estudo da vida útil deste tipo de equipamento é
de Aterramento, CEMAN-SE, Vol. 3, parte 4,
importante ressaltar a contribuição de cada falha
1983.
característica na redução ou não do tempo de
vida. Foi observado neste estudo os componentes
[3] Informações coletadas de concessionárias e
do transformador que estão mais propensos a
empresas do setor elétrico.
defeitos. São eles os componentes instalados no
corpo do transformador, expostos a ação do
tempo, chuva, calor, frio, devido ao ressecamento
de juntas e oxidação de contatos Contudo, no
máximo eles podem causar o desligamento do
transformador, sem causar danos a parte ativa ou
diminuir o tempo de vida útil destes equipamentos.
Além disso, como estes equipamentos não estão
expostos
a
sobrecarregamento,
envelhecimento
acelerado
pela
não
sofrem
ação
da
temperatura. Assim, o fator que pode influir na
forma de envelhecimento destes transformadores
é o meio de isolação do óleo isolante com o meio
ambiente, respiração livre, sílica-gel, membrana,
etc.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 571 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Transformador de Distribuição
RESUMO
Os
um trabalho de reforma e melhoramento da rede
transformadores
equipamentos
de
elétricos
distribuição
que,
por
são
indução
de
distribuição
transformador,
e
a
caso
substituição
necessário,
alternada entre dois ou mais conjuntos de espiras
distribuição.
(enrolamentos), com a mesma frequência e,
inspeções periódicas a cada 12 meses, medição
geralmente, com valores diferentes de tensão e
da resistência e retirada de uma amostra do óleo
corrente. Os transformadores são dimensionados
isolante a cada 5 anos e uma revisão completa
para funcionarem sob determinadas condições de
com 10 anos de utilização. Com isso a expectativa
carga e temperatura dos enrolamentos acima da
de vida útil destes transformadores é de 20 anos.
A
operação
Deve-se
da
realizar
também
ambiente.
recondutoramento
do
eletromagnética, transforma tensão e corrente
temperatura
o
com
realizar
rede
de
também
as
dos
transformadores com cargas e temperaturas
I. INTRODUÇÃO
acima dos especificados irá afetar no valor da vida
Os
útil do equipamento. Esta redução na expectativa
equipamentos
de vida do transformador se dará devido,
eletromagnética, transforma tensão e corrente
principalmente, à deterioração da isolação em
alternada entre dois ou mais enrolamentos, sem
função
alteração da frequência.
do
tempo
e
da
temperatura.
O
transformadores
de
elétricos
distribuição
que,
por
são
indução
transformador poderá funcionar com a carga
máxima programada de 150% e com a carga
A temperatura ambiente é um fator para a
máxima de emergência de 200%, desde que não
limitação
existam as seguintes limitações: capacidade
transformador
térmica dos enrolamentos, capacidade do sistema
temperatura se determina a temperatura do ponto
de refrigeração, expansão do líquido isolante,
mas quente do enrolamento.
da
capacidade
de
potência,
de
carga
pois
com
do
esta
pressão nas unidades seladas, fluxo de dispersão,
buchas, conexões, comutadores de derivação e
Os transformadores, usualmente, operam em um
outros. Qualquer um destes itens pode limitar o
ciclo de carga que se repete a cada 24 horas.
carregamento e o fabricante do transformador
Este ciclo de carga pode ser constante ou poderá
deverá ser consultado sobre estes limites. Para o
ter um ou mais picos durante o período.
bom funcionamento dos transformadores de
distribuição deve-se utilizar dentro dos limites
recomendados de carregamento de potência, e
quando estes limites forem ultrapassados realizar
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 572 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
Os
transformadores
de
6 Armadura
distribuição
são
dimensionados para operar sob as seguintes
8 Bobinas
8.1 – Bobinas de tensão inferior
condições normais:
•
Altitude de até 1000 metros;
•
Temperatura
•
7 Núcleo
máxima
do
8.2 – Bobinas de tensão superior
meio
de
9 Tanque
resfriamento; de 40ºC e média diária não
9.1 – Olhal de suspensão
superior a 30ºC para o resfriamento a ar;
9.2 – Radiador
Temperatura
máxima
do
meio
de
resfriamento; de 30ºC e média diária não
superior a 25ºC para o resfriamento a
água.
9.3 – Suporte para fixação
10 Bucha de tensão inferior
10.1 – Terminal de tensão inferior
11 Placa de identificação
12 Dispositivo de aterramento.
Para as condições especiais de funcionamento,
estes transformadores exigem uma construção
especial e/ou revisão de alguns valores nominais,
instalação e deverão ser levadas ao conhecimento
do fabricante.
III. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
Antes do iniciar-se os comentários sobre a vida
útil dos transformadores será realizado uma breve
apresentação das partes componentes deste
equipamento. Este procedimento tem por objetivo
mostrar todos os acessórios que compõem um
transformador. A Figura 1 a seguir mostra os
aspectos principais de um transformador em corte,
mostrando suas principais partes componentes.
Seguindo a numeração da Figura 1 pode-se
identificar as partes:
1 Bucha de tensão superior
1.1 - Terminal de tensão superior
2 Tampa
3 Abertura para inspeção
4 Guarnição
Figura 1 – Transformador em corte
5 Comutador
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 573 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O sistema de isolamento de um transformador de
disco, conforme recomendado pela ASTM,
distribuição é o fator que irá determinar a vida útil
método D877.
•
do equipamento, é constituída basicamente por
Fator de potência: É medido como sendo o
dois tipos: A isolação denominada sólida que é
cosseno do ângulo de fase ou seno do
constituída de papel de natureza molecular
ângulo de perdas do mesmo. Este valor
celulósica e a parte líquida que é composta pelos
aumenta na medida em que ocorre a
óleos minerais e os ascaréis.
deterioração
do
óleo
isolante.
Esta
mediada revela a intensidade da corrente
Os principais tipos de papel empregados como
que flui através do óleo à medida em que
isolante em transformadores são o papel kraft e o
aumenta a sua contaminação.
papelão kraft (derivado da fibra de madeira), o
papel manilha (composto por fibras de madeira e
Os ascaréis são um grupo de hidrocarbonetos
cânhamo), pressboard (composto de papelão com
clorados, sintéticos altamente resistentes ao fogo
fibra de algodão) e o prespan. Todos esses
e
materiais
de
Atualmente os ascaréis não são utilizados mais
apresentarem alta resistência de isolamento
em equipamentos elétricos uma vez que ficou
quando secos, ou seja na faixa de 0,5% a 1% de
comprovado que resulta em sérios problemas de
umidade, além de serem altamente higroscópicos.
saúde às pessoas que entram em contato com
possuem
a
característica
com
excelentes
características
isolantes.
este produto.
O óleo mineral é utilizado nos equipamentos
elétricos que necessitem de um meio com elevada
A propriedade de condutibilidade dos materiais
resistência de isolamento, como é o caso dos
depende da disponibilidade de um grande número
transformadores. A fonte primária de produção do
de elétrons na banda de condução. A aplicação de
óleo mineral é o petróleo. O óleo mineral isolante
um campo elétrico resultante de uma diferença de
para que seja utilizado para este fim tem de ser
potencial resulta em um fluxo de elétrons,
observado algumas características físicas como:
orientado segundo a polaridade do campo elétrico
ponto de fulgor, ponto de fluidez, densidade,
aplicado. Os materiais isolantes têm um número
viscosidade, ponto de anilina tensão interfacial, e
muito reduzido de elétrons livres na banda de
principalmente a sua solubilidade em água.
condução.
Uma
grandeza
que
revela
esta
condição é a resistência específica (ρ) dos
As características elétricas que devem ser
materiais. O cobre que é um bom condutor,
observadas no óleo isolante são:
apresenta uma resistividade específica da ordem
•
Rigidez dielétrica: É medida pelo valor da
de 1,7 10-6 [Ω][cm], enquanto a dos materiais
tensão alternada para qual ocorre a
isolantes é da ordem de 101 5 [Ω][cm]. Os materiais
descarga disruptiva na camada de óleo
isolantes são constituídos de matérias orgânicas,
que está entre dois eletrodos em forma de
que contém impurezas, que podem ser ionizáveis,
conduzindo corrente elétrica.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 574 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Existem também moléculas polarizadas, cujos os
dielétrico.
átomos têm uma afinidade polar. Uma parte das
características
moléculas polarizadas tem carga positiva e as
comportamento do isolante quando em
outras negativas. Por influência de um campo
operação. Uma corrente de dispersão
elétrico as moléculas polares giram orientando-se
constante, com tensão DC constante no
no material. A molécula de celulose, substância
tempo, aplicada ao isolante, revela que a
que compõe grande parte da isolação dos
isolação tem capacidade para resistí-la.
transformadores e máquinas girantes, possui
Por outro lado se a corrente aumentar com
-
Esta
que
corrente
podem
possui
indicar
o
grupos funcionais bipolares do tipo oxidrila (OH ),
o tempo de aplicação da tensão, é
que lhe confere a qualidade de bom isolante
provável que a isolação venha a falhar.
•
quando seca.
A corrente de absorção. Esta corrente está
relacionada
principalmente
com
o
A penetração de água no isolante, resulta na
fenômeno da polarização nas interfaces do
dissociação de suas impurezas ionizáveis dando
dielétrico.
origem a íons, que criam uma condição favorável
para a passagem de corrente elétrica, em outras
No início da aplicação da tensão, seu valor é mais
palavras há um aumento na sua condutividade.
elevado e decresce com o tempo de aplicação da
No
dos
tensão. O fenômeno do reaparecimento da tensão
transformadores não são homogêneas por serem
nos terminais de um capacitor após a remoção do
formados
diferentes
curto circuito para descarregá-lo é atribuída ao
características dielétricas. Que se sobrepõem em
fenômeno da absorção dielétrica. Por esse motivo
camadas e, em cujas interfaces podem localizar
o isolante sob teste deve permanecer curto-
moléculas ionizáveis.
circuitado por tempo suficiente para poder haver o
entanto,
as
de
isolações
materiais
elétricas
com
desaparecimento completo da tensão.
Com o umedecimento da massa isolante, essas
moléculas se dissociam formando íons, que se
Um dos teste de avaliação do sistema de
orientam e se deslocam na direção do campo
isolamento pode ser pela aplicação de corrente
elétrico. Este fenômeno é conhecido como
contínua. Este método consiste em aplicar-se
absorção dielétrica. Quando se aplica corrente
tensão contínua constante no valor adequado,
contínua a um dielétrico, a corrente estabelece por
através de um instrumento denominado megger, e
três componentes.
fazer leituras aos 15, 30, 45 e 60 segundos e, em
•
•
A corrente de carregamento do capacitor,
seguida, a cada minuto até completar-se 10
que
atingindo
minutos. Uma isolação em boas condições dará
valores próximos de zero, quando o
valores que aumentam progressivamente. Uma
capacitor está carregado.
isolação em condições satisfatórias dará valores
A corrente de dispersão, que passa pela
pouco variáveis. Com estes valores de resistência
decresce
rapidamente,
superfície e pelo interior da massa do
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 575 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
de isolamento pode-se obter os índices de
ou restaurando, a fim de que o mesmo permaneça
qualidade do isolamento.
em funcionamento ou retorne a suas funções
primitivas. Estas atividades de manutenção em
III.1. ÍNDICE DE POLARIZAÇÃO
equipamentos
O índice de polarização (IP) é calculado dividindo-
conforme a natureza dos trabalhos a serem
se o valor da resistência de isolamento (RI)
executados e os objetivos a serem alcançados,
medida aos 10 minutos por seu respectivo valor a
estes tipos de manutenção são: manutenção
o
1 minuto, corrigidos para a temperatura de 70 C,
elétricos
são
classificados
corretiva, preventiva e preditiva.
conforme indica a ABNT.
IP =
RI(10min)
RI(1min)
A manutenção preventiva é caracterizada pela
intervenção no equipamento prevendo a falha ou
defeito, podendo ser realizada de forma rotineira,
com tempos de intervalo de execução conforme a
Para a correção dos valores de resistências de
isolamento, recorre-se a fórmula:
característica e o comportamento do equipamento
a sofrer a manutenção, e atividades previamente
RI ( 70o ) = RI ( θ ) (0,5 )a
conhecidas, com o intuito de detectar prováveis
falhas ou defeitos, ainda que incipientes.
Onde:
a−
70 o C − θ
10
A manutenção preditiva, é toda ação periódica de
controle realizada em um equipamento visando as
θ = temperatura de ensaio.
condições para determinação do melhor momento
de intervir, a fim de que o mesmo continue
A avaliação das condições da isolação pelo índice
cumprindo com suas funções, minimizando as
de polarização recai nas faixas de valores
intervenções corretivas, de preferência com o
indicados na tabela a seguir.
equipamento em condições normais de operação,
Condições da isolação
minimizando também os custos da manutenção.
Índice de polarização
Perigosa
Menor que 1
Pobre
De 1,0 a 1,1
A manutenção preditiva permite reajustar as
Questionável
De 1,1 a 1,25
previsões de manutenção corretiva a efetuar,
Satisfatória
De 1,25 a 2,0
acompanhando-se
Boa
Acima de 2,0
a
tendência
evolutiva
do
funcionamento e estimar o tempo pelo qual é
possível utilizá-lo antes da possível avaria.
IV.
MANUTENÇÃO
PREDITIVA
E
Portanto, para esse tipo de manutenção é
PREVENTIVA
necessária
Conceituando a manutenção como toda ação
condição de um equipamento.
a
monitoração
dos
estados
da
realizada em um equipamento, estrutura ou
sistema que se esteja controlando, conservando
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 576 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Para os transformadores de distribuição deve-se
VI. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
realizar os seguintes tipos de inspeção:
Um transformador é constituído de diversos
materiais
isolantes,
tendo
como
principais
Periódica a cada 12 meses com o transformador
materiais o papel e o óleo. Os óleos isolantes são
energizado, limitando se a uma observação a
produzidos a partir de óleos crus de base
distância dos seguintes itens:
naftênica ou parafinica, e quando utilizado em
•
Verificação da inexistência de fissuras,
transformadores executa dupla função: como
lascas ou sujeiras nas buchas e danos
fluído
externos no tanque ou acessórios;
equipamento, diminuindo as perdas elétricas do
•
Estado dos terminais e ligações;
equipamento e contribuindo com o prolongamento
•
Possíveis vazamentos;
da vida útil do transformador ao fazer com que
•
Indícios de corrosão;
esse opere em temperaturas menores, e como
•
Verificação de ruidos anormais de origem
líquido isolante elétrico (dielétrico). Controlar as
mecânica ou elétrica;
condições fisico-químicas do óleo isolante bem
Verificação do aterramento e sistema de
como
proteção;
composição, gases e furanos, durante a vida de
Verificação do nível de óleo isolante.
um transformador de potência, é uma boa técnica
•
•
responsável
os
pela
subprodutos
refrigeração
existentes
em
do
sua
de acompanhamento das condições operativas
A cada 5 anos deve-se realizar o ensaio de
deste transformador.
resistência de isolamento e também retirar uma
amostra do líquido isolante para análise em
O
processo
de
envelhecimento
de
um
laboratório.
transformador está diretamente relacionado com a
resistência mecânica do papel isolante de sua
A cada 10 anos deve-se realizar uma revisão
isolação sólida, sendo o componente que tem a
completa do transformador, necessitando para
capacidade de se deteriorar ou perder suas
tanto que a unidade seja enviada à oficina.
qualidades mecânicas, sem no entanto perder
suas características dielétricas. Os fatores que
mais influenciam na perda de qualidade e
V. MANUTENÇÃO CORRETIVA
A
manutenção
corretiva
caracteriza-se
pela
degradação do papel são: umidade, temperatura e
intervenção no equipamento após ser constatado
agentes
o defeito ou falha, conforme o nome indica,
apresentam normalmente durante a operação dos
procedendo ao reparo ou correção do defeito,
transformadores e que causam o aparecimento de
normalmente
glucose livre devido ao seccionamento da cadeia
desligado.
realizada
com
o
equipamento
oxidantes,
fatores
estes
que
se
da celulose na ligação glicosídica. Na degradação
térmica, além da glucose livre são formados:
água, óxidos de carbono (CO e CO2) e ácidos
orgânicos.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 577 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Na
degradação
hidrolítica,
pela
Finalmente, pode-se afirmar que a vida útil dos
presença de um ácido, ocorre a quebra das
transformadores de distribuição hoje instalados
ligações glicosídicas da cadeia de celulose,
nas redes de distribuição das concessionárias e
formando glucose livre. A água em presença dos
nas subestações primária dos consumidores
compostos ácidos formados pela oxidação dos
atendidos na classe A4 é da ordem de 20 anos,
hidrocarbonetos
sendo que este valor poderá ser modificado
do
óleo
catalisada
mineral
isolante,
participará da degradação do papel isolante.
segundo as condições de manutenção e de
operação que ele estiver submetido durante sua
Na degradação oxidativa são formados ácidos,
vida útil.
aldeídos e água. Quando a oxidação envolve os
carbonos 2 e 3, abre-se a estrutura do anel de
REFERÊNCIAS
glucose, formando CO, CO2 e H2. As modificações
[1] Mileaf, H., - Eletricidade – Ed. Martins Fontes,
enfraquecem
1a ed., São Paulo, 1982.
as
ligações
glicosídicas,
contribuindo para a cisão da cadeia da celulose,
com a formação de glucose livre. Outros produtos
[2] Milasch, M., - Manutenção de Transformadores
formados na degradação da celulose são os
em líquido isolante – Editora Edgard Blücher Ltda,
furanos, ao contrário da glucose, são solúveis no
1984, São Paulo.
óleo mineral e detectáveis neste liquido dielétrico.
[3] Alain F.S. Levy,Alexandre Neves, Femando A
Durante a operação do transformador, à medida
Chagas, Helvio J. A Martins, José A M. Duque,
que o papel vai envelhecendo, há um decréscimo
Márcio Sanglard, Marta M. Olivieri, Walter R.C.
de suas propriedades mecânicas, relacionando a
Filho , José M. Chaves, Diagnóstico Integrado de
uma diminuição do Grau de Polimerização (GP)
Transformadores de Potência, In: ERLAC, VI II,
do papel. O fim-de-vida do papel como isolante é
1999, Ciudad del Leste, Paraguay
considerado quando retém de 40 a 50% dos
valores originais de suas propriedades mecânicas,
[4] Binda, Milton - Avaliação da Expectativa de
o que corresponde à uma faixa de valores de GP
Vida de Transformadores de Potência Através da
de 100 à 250. A dificuldade de determinação do
Degradação do Isolamento Celulósico, Rio de
final-de-vida de um isolamento nos equipamentos
Janeiro, Furnas Centrais Elétricas, Março/1998.
em operação a partir da determinação do GP, está
na dificuldade da preparação de corpos de prova,
[5] Barreto Júnior, José Tenório, Rangel Pesenti
isto é, existe a necessidade de interromper a
Gilcinda, M Chaves José Antonio, Influência da
operação do equipamento, drenar o óleo isolante,
Manutenção no Óleo Isolante de Transformadores
colher amostras do local de maior temperatura do
de Potência, sobre as Concentrações de Furanos
enrolamento celulósico, e reparar esse ponto.
(FAL-2), In: ERLAC, VIII, 1999, Ciudad del Leste,
Paraguay.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 578 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
[6]
NBR
5416,
Aplicação
de
Cargas
em
Transformadores de Potência, Procedimento
[7]
NBR
7036,
Recebimento,
Instalação
e
Manutenção de Transformadores de Distribuição,
Imersos em Óleo Isolante Mineral, Procedimento
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 579 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Transformador de Força
RESUMO
ventiladores. Para o bom funcionamento dos
Os transformadores de força são equipamentos
transformadores de força deve-se realizar os
elétricos
eletromagnética,
serviços de manutenção preventiva e verificação
transforma tensão e corrente alternada entre dois
da situação do óleo isolante em períodos
ou mais conjuntos de espiras (enrolamentos), com
regulares. Com isso a expectativa de vida útil
a mesma frequência e, geralmente, com valores
destes transformadores de força é de 30 anos.
que,
diferentes
por
de
transformadores
indução
tensão
são
e
corrente.
dimensionados
Os
para
I. INTRODUÇÃO
funcionarem sob determinadas condições de
Os transformadores de força são equipamentos
carga e temperatura dos enrolamentos acima da
elétricos
temperatura
transforma tensão e corrente alternada entre dois
ambiente.
A
operação
dos
que,
transformadores com cargas e temperaturas
ou
mais
acima dos especificados irá afetar no valor da vida
frequência.
por
indução
enrolamentos,
eletromagnética,
sem
alteração
da
útil do equipamento. Esta redução na expectativa
de vida do transformador se dará devido,
A temperatura ambiente é um fator para a
principalmente, à deterioração da isolação em
limitação
função
O
transformador de força, pois com esta temperatura
transformador poderá funcionar com a carga
se determina a temperatura do ponto mas quente
máxima programada de 150% e com a carga
do enrolamento. São classificados em duas
máxima de emergência de 200%, desde que não
categorias de acordo com a sua potência nominal
existam as seguintes limitações: capacidade
(P) - categoria I para P menor ou igual a 10MVA e
térmica dos enrolamentos, capacidade do sistema
categoria II para P maior que 10MVA.
do
tempo
e
da
temperatura.
da
capacidade
de
carga
do
de refrigeração, expansão do líquido isolante,
pressão nas unidades seladas, fluxo de dispersão,
Os transformadores, usualmente, operam em um
buchas, conexões, comutadores de derivação e
ciclo de carga que se repete a cada 24 horas.
outros. Qualquer um destes itens pode limitar o
Este ciclo de carga pode ser constante ou poderá
carregamento e o fabricante do transformador
ter um ou mais picos durante o período.
deverá ser consultado sobre estes limites. Para o
operação
do
transformador
de
força
sob
II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
condições de carga máxima, estes deverão ser
Os transformadores de força são dimensionados
fabricados
para operar sob as seguintes condições normais:
com
equipamentos
auxiliares
no
sistema de resfriamento, tais como: bombas e
•
Altitude de até 1000 metros;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 580 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
de
constituída de papel de natureza molecular
resfriamento; de 40ºC e média diária não
celulósica e a parte líquida que é composta pelos
superior a 30ºC para o resfriamento a ar;
óleos minerais e os ascaréis.
Temperatura
Temperatura
máxima
do
máxima
do
meio
meio
de
resfriamento; de 30ºC e média diária não
Os principais tipos de papel empregados como
superior a 25ºC para o resfriamento a
isolante em transformadores são o papel kraft e o
água.
papelão kraft (derivado da fibra de madeira), o
papel manilha (composto por fibras de madeira e
Para as condições especiais de funcionamento,
cânhamo), pressboard (composto de papelão com
estes transformadores exigem uma construção
fibra de algodão) e o prespan. Todos esses
especial e/ou revisão de alguns valores nominais,
materiais
instalação e deverão ser levadas ao conhecimento
apresentarem alta resistência de isolamento
do fabricante.
quando secos, ou seja na faixa de 0,5% a 1% de
possuem
a
característica
de
umidade, além de serem altamente higroscópicos.
III. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
possuem
O óleo mineral é utilizado nos equipamentos
basicamente os seguintes itens para a sua
elétricos que necessitem de um meio com elevada
fabricação:
resistência de isolamento, como é o caso dos
Os
transformadores
de
força
•
Buchas para as tensões superior e inferior;
transformadores. A fonte primária de produção do
•
Comutador de derivações;
óleo mineral é o petróleo. O óleo mineral isolante
•
Enrolamento primário e secundário;
para que seja utilizado para este fim tem de ser
•
Núcleo de aço silício;
•
Tanque do transformador;
•
Radiadores;
•
Juntas de vedação;
•
Tanque para o reservatório do óleo
mineral;
•
Equipamentos de supervisão e controle
durante a operação;
•
Placa de identificação;
•
Isolamento entre as fases e a carcaça;
•
Sistema de resfriamento forçado.
observado algumas características físicas como:
ponto de fulgor, ponto de fluidez, densidade,
viscosidade, ponto de anilina tensão interfacial, e
principalmente a sua solubilidade em água.
As características elétricas que devem ser
observadas no óleo isolante são:
•
Rigidez dielétrica: É medida pelo valor da
tensão alternada para qual ocorre a
descarga disruptiva na camada de óleo
que está entre dois eletrodos em forma de
disco, conforme recomendado pela ASTM,
método D877.
O sistema de isolamento de um transformador de
força é o fator que irá determinar a vida útil do
equipamento, é constituída basicamente por dois
•
Fator de potência: É medido como sendo o
cosseno do ângulo de fase ou seno do
ângulo de perdas do mesmo. Este valor
tipos: A isolação denominada sólida que é
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 581 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
aumenta na medida em que ocorre a
moléculas polarizadas tem carga positiva e as
deterioração
Esta
outras negativas. Por influência de um campo
mediada revela a intensidade da corrente
elétrico as moléculas polares giram orientando-se
que flui através do óleo à medida em que
no material. A molécula de celulose, substância
aumenta a sua contaminação.
que compõe grande parte da isolação dos
do
óleo
isolante.
transformadores e máquinas girantes, possui
Os ascaréis são um grupo de hidrocarbonetos
grupos funcionais bipolares do tipo oxidrila (OH-),
clorados, sintéticos altamente resistentes ao fogo
que lhe confere a qualidade de bom isolante
e
quando seca.
com
excelentes
características
isolantes.
Atualmente os ascaréis não são utilizados mais
em equipamentos elétricos uma vez que ficou
A penetração de água no isolante, resulta na
comprovado que resulta em sérios problemas de
dissociação de suas impurezas ionizáveis dando
saúde às pessoas que entram em contato com
origem a íons, que criam uma condição favorável
este produto. Lesões dermatológicas, alterações
para a passagem de corrente elétrica, em outras
morfológicas nos dentes fígado e rins são
palavras há um aumento na sua condutividade.
algumas das doenças observadas.
No
entanto,
as
isolações
elétricas
dos
transformadores não são homogêneas por serem
A propriedade de condutibilidade dos materiais
formados
de
materiais
com
diferentes
depende da disponibilidade de um grande número
características dielétricas. Que se sobrepõem em
de elétrons na banda de condução. A aplicação de
camadas e, em cujas interfaces podem localizar
um campo elétrico resultante de uma diferença de
moléculas ionizáveis.
potencial resulta em um fluxo de elétrons,
orientado segundo a polaridade do campo elétrico
Com o umedecimento da massa isolante, essas
aplicado. Os materiais isolantes têm um número
moléculas se dissociam formando íons, que se
muito reduzido de elétrons livres na banda de
orientam e se deslocam na direção do campo
condução.
esta
elétrico. Este fenômeno é conhecido como
condição é a resistência específica (ρ) dos
absorção dielétrica. Quando se aplica corrente
materiais. O cobre que é um bom condutor,
contínua a um dielétrico, a corrente estabelece por
apresenta uma resistividade específica da ordem
três componentes.
Uma
grandeza
que
revela
de 1,7 10-6 [Ω][cm], enquanto a dos materiais
•
A corrente de carregamento do capacitor,
isolantes é da ordem de 101 5 [Ω][cm]. Os materiais
que
isolantes são constituídos de matérias orgânicas,
valores próximos de zero, quando o
que contém impurezas, que podem ser ionizáveis,
capacitor está carregado.
conduzindo corrente elétrica.
•
decresce
rapidamente,
atingindo
A corrente de dispersão, que passa pela
superfície e pelo interior da massa do
Existem também moléculas polarizadas, cujos os
dielétrico.
Esta
átomos têm uma afinidade polar. Uma parte das
características
que
corrente
podem
possui
indicar
o
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 582 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
comportamento do isolante quando em
III.1. ÍNDICE DE POLARIZAÇÃO
operação. Uma corrente de dispersão
O índice de polarização (IP) é calculado dividindo-
constante, com tensão DC constante no
se o valor da resistência de isolamento (RI)
tempo, aplicada ao isolante, revela que a
medida aos 10 minutos por seu respectivo valor a
isolação tem capacidade para resistí-la.
1 minuto, corrigidos para a temperatura de 70oC,
Por outro lado se a corrente aumentar com
conforme indica a ABNT.
o tempo de aplicação da tensão, é
IP =
provável que a isolação venha a falhar.
•
RI(10min)
RI(1min)
A corrente de absorção. Esta corrente está
Para a correção dos valores de resistências de
relacionada
isolamento, recorre-se a fórmula:
principalmente
com
o
fenômeno da polarização nas interfaces do
RI ( 70o ) = RI ( θ ) (0,5 )a
dielétrico.
No início da aplicação da tensão, seu valor é mais
Onde:
a−
elevado e decresce com o tempo de aplicação da
tensão. O fenômeno do reaparecimento da tensão
70 o C − θ
10
θ = temperatura de ensaio.
nos terminais de um capacitor após a remoção do
curto circuito para descarregá-lo é atribuída ao
fenômeno da absorção dielétrica. Por esse motivo
o isolante sob teste deve permanecer curto-
A avaliação das condições da isolação pelo índice
de polarização recai nas faixas de valores
indicados na tabela a seguir.
circuitado por tempo suficiente para poder haver o
desaparecimento completo da tensão.
Um dos teste de avaliação do sistema de
isolamento pode ser pela aplicação de corrente
contínua. Este método consiste em aplicar-se
Condições da isolação
Índice de polarização
Perigosa
Menor que 1
Pobre
De 1,0 a 1,1
Questionável
De 1,1 a 1,25
Satisfatória
De 1,25 a 2,0
Boa
Acima de 2,0
tensão contínua constante no valor adequado,
através de um instrumento denominado megger, e
fazer leituras aos 15, 30, 45 e 60 segundos e, em
seguida, a cada minuto até completar-se 10
minutos. Uma isolação em boas condições dará
valores que aumentam progressivamente. Uma
Um outro método de avaliação é pela aplicação de
duas tensões em corrente contínua, este método
consiste em se aplicar duas tensões contínuas, na
relação 1 para 5, por exemplo 500 [V] e 2500 [V],
durante 1 minuto cada uma.
isolação em condições satisfatórias dará valores
pouco variáveis. Com estes valores de resistência
de isolamento pode-se obter os índices de
qualidade do isolamento.
Uma diminuição no valor da resistência de
isolamento de 25% com a tensão mais elevada
em relação à mais baixa é, em geral, devido a
presença de umidade na isolação. A relação entre
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 583 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
as duas resistências é conhecido como índice de
Semestralmente deve-se verificar visualmente os
absorção (IA). Os valores adequados do IA são
seguintes equipamentos do transformador:
dados por:
IA =
RI (500[V])
〈1, 25 )
RI (2500[V])
•
Buchas;
•
Tanque e radiadores;
•
Conservador;
•
Controle de aquecimento;
Este fenômeno, é atribuído ao fato de a água ter
•
Sistema de ventilação;
polaridade positiva e ser atraída para as áreas
•
Sistema de circulação de óleo;
•
Dispositivo purificador e secador de ar;
•
Dispositivo de alívio de pressão;
•
Relé de gás e de pressão;
•
Comutadores de derivação;
•
Caixa de terminais da fiação de controle e
com elevado potencial negativo. Durante o teste o
borne negativo do megger é ligado ao condutor de
cobre e o positivo à terra. Portanto a água será
atraída para a área do condutor de cobre,
havendo diminuição na resistência de isolamento.
O fenômeno é conhecido como eletroendosmose
ou efeito Evershed. Com pouca ou nenhuma
umidade na isolação, os valores das duas leituras
proteção;
•
Ligações externas.
serão praticamente iguais.
Anualmente deve-se realizar uma inspeção do
O
fator
que
pode
influir
na
forma
de
envelhecimento destes transformadores é o meio
de isolação do óleo isolante com o meio ambiente,
MANUTENÇÃO
PREDITIVA
E
A cada três anos deve-se realizar os seguintes
transformador e das buchas; isolamento com
A manutenção nos transformadores de força
ser
anterior. Deve-se realizar também uma análise
ensaios de isolamento: fator de potência do
PREVENTIVA
deverão
comparar os resultados com os valores do ano
dos gases dissolvidos no óleo isolante.
respiração livre, sílica-gel, membrana, etc.
IV.
líquido isolante, através da retirada de amostras e
realizadas
com
os
seguintes
períodos:
corrente contínua do transformador. Durante este
período de desligamento deverá ser realizados os
testes de funcionamento dos dispositivos de
controle,
Inspeções
operacionais
periódicas,
obtidos
através
com
as
de
registros
leituras
e
resfriamento
do
transformador.
dos
instrumentos indicadores. Sendo recomendável a
leitura diária dos indicadores de temperatura, de
nível de óleo, da carga e da tensão do
transformador. Deve se passar nas subestações o
termovisor para detectar pontos de aquecimento
anormal, principalmente nos conectores.
proteção
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Um transformador é constituído de diversos
materiais
isolantes,
tendo
como
principais
materiais o papel e o óleo. Os óleos isolantes são
produzidos a partir de óleos crus de base
naftênica ou parafinica, e quando utilizado em
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 584 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
transformadores executa dupla função: como
formando glucose livre. A água em presença dos
fluído
compostos ácidos formados pela oxidação dos
responsável
pela
refrigeração
do
equipamento, diminuindo as perdas elétricas do
hidrocarbonetos
do
óleo
mineral
isolante,
equipamento e contribuindo com o prolongamento
participará da degradação do papel isolante.
da vida útil do transformador ao fazer com que
esse opere em temperaturas menores, e como
Na degradação oxidativa são formados ácidos,
líquido isolante elétrico (dielétrico).
aldeídos e água. Quando a oxidação envolve os
carbonos 2 e 3, abre-se a estrutura do anel de
Controlar as condições fisico-químicas do óleo
glucose, formando CO, CO2 e H2. As modificações
isolante bem como os subprodutos existentes em
enfraquecem
sua composição, gases e furanos, durante a vida
contribuindo para a cisão da cadeia da celulose,
de um transformador de força, é uma boa técnica
com a formação de glucose livre. Outros produtos
de acompanhamento das condições operativas
formados na degradação da celulose são os
deste transformador.
furanos, ao contrário da glucose, são solúveis no
as
ligações
glicosídicas,
óleo mineral e detectáveis neste liquido dielétrico.
O
processo
de
envelhecimento
de
um
transformador está diretamente relacionado com a
Durante a operação do transformador, à medida
resistência mecânica do papel isolante de sua
que o papel vai envelhecendo, há um decréscimo
isolação sólida, sendo o componente que tem a
de suas propriedades mecânicas, relacionando a
capacidade de se deteriorar ou perder suas
uma diminuição do Grau de Polimerização (GP)
qualidades mecânicas, sem no entanto perder
do papel. O fim-de-vida do papel como isolante é
suas características dielétricas.
considerado quando retém de 40 a 50% dos
valores originais de suas propriedades mecânicas,
Os fatores que mais influenciam na perda de
o que corresponde à uma faixa de valores de GP
qualidade e degradação do papel são: umidade,
de 100 à 250. A dificuldade de determinação do
temperatura e agentes oxidantes, fatores estes
final-de-vida de um isolamento nos equipamentos
que se apresentam normalmente durante a
em operação a partir da determinação do GP, está
operação dos transformadores e que causam o
na dificuldade apresentada na preparação de
aparecimento
ao
corpos de prova, isto é, existe a necessidade de
seccionamento da cadeia da celulose na ligação
interromper a operação do equipamento, drenar o
glicosídica. Na degradação térmica, além da
óleo mineral isolante, colher amostras do local de
glucose livre são formados: água, óxidos de
maior temperatura do enrolamento celulósico, e
carbono (CO e CO 2) e ácidos orgânicos.
reparar esse ponto.
Na
de
degradação
glucose
hidrolítica,
livre
devido
catalisada
pela
Finalmente, pode-se afirmar que a vida útil dos
presença de um ácido, ocorre a quebra das
transformadores de força hoje instalados nas
ligações glicosídicas da cadeia de celulose,
concessionárias é da ordem de 30 anos, sendo
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 585 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
que este valor poderá ser bastante modificado
[7]
NBR
7037,
Recebimento,
Instalação
e
segundo as condições de manutenção e de
Manutenção de Transformadores de Potência, em
operação que ele estiver submetido durante sua
Óleo Isolante Mineral, Procedimento.
vida útil.
REFERÊNCIAS
[1] Mileaf, H. Eletricidade – Ed. Martins Fontes, 1a
ed., São Paulo, 1982.
[2] Milasch, M. Manutenção de Transformadores
em líquido isolante – Editora Edgard Blücher Ltda,
1984, São Paulo.
[3] Alain F.S., Levy, Alexandre Neves, Femando A
Chagas, Helvio J. A Martins, José A M. Duque,
Márcio Sanglard, Marta M. Olivieri, Walter R.C.
Filho, José M. Chaves, Diagnóstico Integrado de
Transformadores de Potência, In: ERLAC, VI II,
1999, Ciudad del Leste, Paraguay.
[4] Binda, Milton - Avaliação da Expectativa de
Vida de Transformadores de Potência Através da
Degradação do Isolamento Celulósico, Rio de
Janeiro, Furnas Centrais Elétricas, Março/1998.
[5] Barreto Júnior, José Tenório, Rangel Pesenti
Gilcinda, M Chaves José Antonio, Influência da
Manutenção no Óleo Isolante de Transformadores
de Potência, sobre as Concentrações de Furanos
(FAL-2), In: ERLAC, VIII, 1999, Ciudad del Leste,
Paraguay.
[6]
NBR
5416,
Aplicação
de
Cargas
em
Transformadores de Potência, Procedimento.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 586 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Transformador de Medida
RESUMO
bom funcionamento dos transformadores de
Os transformadores de medida são equipamentos
medida
elétricos projetados e construídos especificamente
manutenção preventiva e verificação da situação
para
de
do óleo isolante em períodos regulares. Com isso
medição, fornecendo um sinal de tensão e de
a expectativa de vida útil destes transformadores
corrente. Estes equipamentos elétricos são do tipo
de medida é de 30 anos.
alimentarem
instrumentos
elétricos
deve-se
realizar
os
serviços
de
estáticos pois no funcionamento recebe e fornece
energia
elétrica.
Normalmente
em
sistemas
I. INTRODUÇÃO
elétricos acima de 600 V, as medições de tensão
O transformador de medida é um equipamento
não são realizadas diretamente à rede primária
que consta essencialmente de dois circuitos
mas, através de equipamentos denominados
elétricos, acoplados através de um circuito
transformadores
as
magnético. Um dos circuitos elétricos denominado
seguintes finalidades: isolar o circuito de baixa
de primário, recebe energia de uma fonte AC, e o
tensão (secundário) do circuito de alta tensão
outro circuito, denominado de secundário, fornece
(primário)
efeitos
energia da mesma forma e frequência, geralmente
transitórios e regime permanente aplicados ao
com valor da tensão diferente, a uma carga
circuitos de alta tensão o mais fielmente possível
conectada no seu secundário.
e
de
também
potencial
que
reproduzir
os
tem
no circuito de baixa tensão. Os transformadores
de corrente possui o seu enrolamento ligado em
Os circuitos primário e secundário são bobinas de
série com o circuito de alta tensão. A impedância
fios de cobre, em geral com número de espiras do
do transformador de corrente, vista do lado do
primário diferente do número de espiras do
enrolamento primário, é desprezível, comparada
secundário. O circuito magnético , denominado de
com a do sistema ao qual estará instalado. Desta
núcleo, é construído de chapas de ferrossilício
forma, a corrente que irá circular no primário dos
justapostas, mas isoladas umas das outras
transformadores de corrente será dada pelo
visando reduzir as perdas por correntes de
circuito de potência, denominado de circuito
Foucalt.
primário. Geralmente os transformadores de
potencial e de corrente possuem isolamento de
A classe de exatidão dos transformadores de
resina epoxi para tensões de operação de até
medida é de 0,3 ou 0,6%.
34,5 kV (tensão de distribuição), para tensões
acima deste valor o isolamento passa a ser de
papel especial submerso em óleo mineral. Para o
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 587 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
II. CARACTERÍSTICAS GERAIS
Os
transformadores
de
medida
são
dimensionados para operar sob as seguintes
Funcionamento em condições não usuais
tais como regime ou frequência incomuns,
ou forma de onda distorcida.
condições normais:
•
Altitude de até 1000 metros;
III. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
•
Temperatura do ar ambiente máxima de
Os transformadores de potencial possuem o
40ºC;
enrolamento primário ligado em derivação com um
Temperatura do ar ambiente média diária
circuito elétrico e o enrolamento secundário é
não superior a 30ºC;
destinado a alimentar bobinas de potencial de
Temperatura do ar ambiente mínima de -
instrumentos elétricos de medição. Na prática é
10ºC
considerado como um equipamento redutor de
•
•
tensão, pois a tensão no circuito secundário é
Para as condições especiais de funcionamento,
normalmente menor que a tensão no circuito
estes transformadores exigem uma construção
primário. Isto ocorre no transformador de potencial
especial e/ou revisão de alguns valores nominais,
pois o número de bobinas no primário é maior que
instalação e deverão ser levadas ao conhecimento
no secundário.
do fabricante. Constituem exemplos de condições
Os transformadores de potencial são projetados e
especiais:
•
•
•
Instalação em altitudes superiores a 1000
construídos para uma tensão secundária nominal
m;
padronizada de 115 V, sendo a tensão primária
Instalação em locais em que a temperatura
nominal estabelecida de acordo com a tensão
do ar ambiente esteja fora dos limites
entre fases do circuito em que o transformador de
especificados;
potencial está ligado.
Exposição a ar excessivamente salino,
vapores, gases ou fumaças prejudiciais;
Os transformadores de potencial do grupo 1 são
•
Exposição a poeiras excessivas;
projetados para ligação entre fases, do grupo 2
•
Exposição a materiais explosivos na forma
deverão
ser
ligados
entre
fase
e
neutro
eficazmente aterrado e do grupo 3 para ligação
de gás ou pó;
•
Sujeito a vibrações anormais;
•
Instalação
em
locais
entre fase e neutro de sistema onde não se
excessivamente
garante a eficácia do aterramento.
úmidos e possibilidade de submersão à
Os transformadores de potencial a serem ligados
água;
•
Exigências especiais de isolamento;
•
Exigências
especiais
de
segurança
entre fase e neutro são construídos para terem
como tensão primária nominal a tensão entre
pessoal contra contatos acidentais contra
fases do circuito dividido por
partes vivas do equipamento;
secundária nominal de 115 /
3 , e como tensão
3 V.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 588 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Os transformadores de potencial são projetados e
Os transformadores de corrente possuem o
construídos para suportar uma sobretensào de até
enrolamento primário ligado em série com um
10% em regime permanente, sem que nenhum
circuito elétrico e o enrolamento secundário é
dano lhes seja causado.
destinado a alimentar bobinas de corrente de
instrumentos elétricos de medição. Na prática é
Como os transformadores de potencial são
considerado como um equipamento redutor de
empregados para alimentar instrumentos de alta
corrente, pois a corrente no circuito secundário é
impedância (voltímetros, bobina de potencial de
normalmente menor que a corrente no circuito
wattímetros, bobina de potencial de medidores de
primário. Isto ocorre no transformador de corrente
energia), a corrente secundária é muito pequena e
pois o número de bobinas no primário é menor
por isto diz se que os transformadores de
que no secundário.
potencial funcionam quase em vazio.
Os transformadores de corrente são projetados e
Os transformadores de potencial indutivo são
construídos
construídos até um certo nível de tensão (cerca de
nominal padronizada de 5 ampères, sendo a
245 kV) e a partir deste valor é utilizado a
corrente primária nominal estabelecida de acordo
tecnologia
com a ordem de grandeza da corrente do circuito.
de
transformadores
de
potencial
para
uma
corrente
secundária
capacitivos, devido ao aumento excessivo do
número de espiras no enrolamento primário. A
Os transformadores de corrente são projetados e
seguir é apresentado um transformador de
construídos
potencial indutivo:
permanente, uma corrente maior que a corrente
para
suportarem,
em
regime
nominal, sem que nenhum dano lhes seja
causado. A relação entre a corrente máxima
suportável e a corrente nominal é definido como o
Onde:
fator térmico do transformador de corrente.
1 – Isolador de porcelana
2 – Tanque
Como os transformadores de corrente são
3 – Núcleo
utilizados para alimentar instrumentos elétricos de
4 – Enrolamento secundário
baixa impedância (amperímetors, bobinas de
5 – Enrolamento primário
corrente de wattímetros, bobinas de corrente de
6 – Terminal de aterramento
medidores
7 – Blindagem
transformadores de corrente funcionam quase que
8 – Reservatório
em curto circuito.
de
energia),
diz-se
que
os
9 Terminal primário
Os transformadores de corrente são classificados,
de acordo com sua construção, em um dos
seguintes tipos:
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 589 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
Tipo enrolado, cujo enrolamento primário é
O sistema de isolamento de um transformador de
constituído de uma ou mais espiras e
medida é o fator que irá determinar a vida útil do
envolve mecanicamente o núcleo do
equipamento, é constituída basicamente por dois
transformador;
tipos: A isolação denominada sólida que é
Tipo barra, onde o enrolamento primário é
constituída de papel de natureza molecular
constituído
celulósica e a parte líquida que é composta pelos
por
uma
barra
montada
permanentemente através do núcleo do
óleos minerais.
transformador;
•
•
•
Tipo janela, este transformador não possui
Os principais tipos de papel empregados como
primário próprio, e o condutor atravessa o
isolante em transformadores são o papel kraft e o
núcleo através de uma abertura, formando
papelão kraft (derivado da fibra de madeira), o
o circuito primário;
papel manilha (composto por fibras de madeira e
Tipo bucha, é um transformador de
cânhamo), pressboard (composto de papelão com
corrente tipo janela projetado para ser
fibra de algodão) e o prespan. Todos esses
instalado
materiais
sobre
uma
bucha
de
um
possuem
a
característica
de
equipamento elétrico;
apresentarem alta resistência de isolamento
Tipo núcleo dividido, é um transformador
quando secos, ou seja na faixa de 0,5% a 1% de
tipo janela em que o núcleo é separável ou
umidade, além de serem altamente higroscópicos.
basculante, visando facilitar o enlaçamento
•
do condutor primário, neste caso não é
O óleo mineral é utilizado nos equipamentos
necessário
elétricos que necessitem de um meio com elevada
realizar
interrupção
do
circuito para instalar o transformador.
resistência de isolamento, como é o caso dos
Tipo com vários enrolamentos primário,
transformadores. A fonte primária de produção do
onde
primários
óleo mineral é o petróleo. O óleo mineral isolante
separadamente,
para que seja utilizado para este fim tem de ser
possui
distintos
e
enrolamento
isolados
dos
observado algumas características físicas como:
enrolamentos primários para diferentes
ponto de fulgor, ponto de fluidez, densidade,
valores de corrente primária;
viscosidade, ponto de anilina tensão interfacial, e
Tipo com vários núcleos, possui vários
principalmente a sua solubilidade em água.
permitindo
•
a
enrolamentos
realizar
conexões
secundários
isolados
separadamente e montados cada um em
As características elétricas que devem ser
seu próprio núcleo, formando um conjunto
observadas no óleo isolante são:
com um único primário, cujas espiras
•
Rigidez dielétrica: É medida pelo valor da
enlaçam todos os secundários, neste caso
tensão alternada para qual ocorre a
pode-se ter um secundário destinado para
descarga disruptiva na camada de óleo
medição e outro para proteção.
que está entre dois eletrodos em forma de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 590 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
disco, conforme recomendado pela ASTM,
características dielétricas. Que se sobrepõem em
método D877.
camadas e, em cujas interfaces podem localizar
Fator de potência: É medido como sendo o
moléculas ionizáveis.
cosseno do ângulo de fase ou seno do
ângulo de perdas do mesmo. Este valor
Com o umedecimento da massa isolante, essas
aumenta na medida em que ocorre a
moléculas se dissociam formando íons, que se
deterioração
Esta
orientam e se deslocam na direção do campo
mediada revela a intensidade da corrente
elétrico. Este fenômeno é conhecido como
que flui através do óleo à medida em que
absorção dielétrica. Quando se aplica corrente
aumenta a sua contaminação.
contínua a um dielétrico, a corrente estabelece por
do
óleo
isolante.
três componentes.
A propriedade de condutibilidade dos materiais
•
A corrente de carregamento do capacitor,
depende da disponibilidade de um grande número
que
de elétrons na banda de condução. A aplicação de
valores próximos de zero, quando o
um campo elétrico resultante de uma diferença de
capacitor está carregado.
potencial resulta em um fluxo de elétrons,
•
decresce
rapidamente,
atingindo
A corrente de dispersão, que passa pela
orientado segundo a polaridade do campo elétrico
superfície e pelo interior da massa do
aplicado. Os materiais isolantes têm um número
dielétrico.
muito reduzido de elétrons livres na banda de
características
condução.
esta
comportamento do isolante quando em
condição é a resistência específica (ρ) dos
operação. Uma corrente de dispersão
materiais. O cobre que é um bom condutor,
constante, com tensão DC constante no
apresenta uma resistividade específica da ordem
tempo, aplicada ao isolante, revela que a
Uma
-6
de 1,7 10
grandeza
que
revela
[Ω][cm], enquanto a dos materiais
Esta
que
corrente
podem
possui
indicar
o
isolação tem capacidade para resistí-la.
15
isolantes é da ordem de 10 [Ω][cm]. Os materiais
Por outro lado se a corrente aumentar com
isolantes são constituídos de matérias orgânicas,
o tempo de aplicação da tensão, é
que contém impurezas, que podem ser ionizáveis,
provável que a isolação venha a falhar.
•
conduzindo corrente elétrica.
A corrente de absorção. Esta corrente está
relacionada
principalmente
com
o
A penetração de água no isolante, resulta na
fenômeno da polarização nas interfaces do
dissociação de suas impurezas ionizáveis dando
dielétrico.
origem a íons, que criam uma condição favorável
para a passagem de corrente elétrica, em outras
No início da aplicação da tensão, seu valor é mais
palavras há um aumento na sua condutividade.
elevado e decresce com o tempo de aplicação da
No
dos
tensão. O fenômeno do reaparecimento da tensão
transformadores não são homogêneas por serem
nos terminais de um capacitor após a remoção do
formados
curto circuito para descarregá-lo é atribuída ao
entanto,
de
as
isolações
materiais
elétricas
com
diferentes
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 591 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
fenômeno da absorção dielétrica. Por esse motivo
também os seguintes ensaios de isolamento: fator
o isolante sob teste deve permanecer curto-
de potência do transformador e das buchas;
circuitado por tempo suficiente para poder haver o
isolamento
desaparecimento completo da tensão.
transformador.
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
Finalmente, pode-se afirmar que a vida útil dos
Um transformador é constituído de diversos
transformadores de medida hoje instalados é da
materiais
principais
ordem de 30 anos, sendo que este valor poderá
materiais o papel e o óleo. Os óleos isolantes são
ser bastante modificado segundo as condições de
produzidos a partir de óleos crus de base
manutenção e de operação que ele estiver
naftênica ou parafinica, e quando utilizado em
submetido durante sua vida útil.
isolantes,
tendo
como
com
corrente
contínua
do
transformadores executa dupla função: como
fluído
responsável
pela
refrigeração
do
REFERÊNCIAS
equipamento, diminuindo as perdas elétricas do
[1] Filho, S. M. Medição de Energia Elétrica, Livros
equipamento e contribuindo com o prolongamento
Técnicos e Científicos Editora, 1997
da vida útil do transformador ao fazer com que
esse opere em temperaturas menores, e como
[2] Furnas Centrais Elétricas, Equipamentos
líquido isolante elétrico (dielétrico).
Elétricos
–
Especificação
e
Aplicação
em
Subestações de Alta Tensão, 1985
O
processo
de
envelhecimento
de
um
transformador está diretamente relacionado com a
[3] NBR6855 - Transformador de Potencial,
resistência mecânica do papel isolante de sua
Especificação
isolação sólida, sendo o componente que tem a
capacidade de se deteriorar ou perder suas
[4] NBR 6856 - Transformador de Corrente,
qualidades mecânicas, sem no entanto perder
Especificação
suas características dielétricas. Os fatores que
mais influenciam na perda de qualidade e
degradação do papel são: umidade, temperatura e
agentes oxidantes.
Para o bom funcionamento dos transformadores
de medida deve-se realizar inspeções (de acordo
com o período recomendado pelo fabricante) do
líquido isolante, através da retirada de amostras e
comparar os resultados com os valores do ano
anterior, realização de uma análise dos gases
dissolvidos no óleo isolante. Deve-se realizar
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 592 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Transformadores de Potencial Capacitivo ou Indutivo
RESUMO
tensão de isolamento de acordo com a rede à qual
Os transformadores de potencial capacitivo ou
estão ligados. Os transformadores de potencial
indutivo são equipamentos que permitem aos
são
instrumentos de medição e proteção funcionarem
apresentam
adequadamente sem a necessidade de possuir
voltímetros, relés de tensão, bobinas de tensão de
tensão de isolamento de acordo com a rede à qual
medidores de energia, etc.
utilizados
para
elevada
suprir
aparelhos
impedância,
tais
que
como
estão ligados. Por se tratarem de equipamentos,
geralmente, compactos e estanques, os cuidados
II. CARACTERÍSTICAS
com a manutenção dos TP’s restringem-se
apenas aos aspectos de conservação externa.
II.1. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
Contudo
verificação
Os TP’s são fabricados de acordo com o grupo de
periódica, manutenção e monitoração do estado
ligação requerido, tensões nominais primárias e
de conservação destes equipamentos, visando
secundárias necessárias, e tipo de instalação
assegurar
requerida.
existem
a
técnicas
longevidade
para
dos
mesmos.
A
avaliação da vida útil de um TP pode ser feita
abordando-se o equipamento ou o sistema
O enrolamento primário é constituído por uma
isolante como um todo; ou analisar os materiais
bobina de várias camadas de fio, submetida a um
empregados no equipamento em separado. Nesta
processo de esmaltação, em geral dupla, enrolado
avaliação, algumas solicitações impostas ao TP
em um núcleo de ferro magnético sobre o qual
são extremamente relevantes para o tempo de
também se envolve o enrolamento secundário. Já
vida do equipamento. Dentre elas se destacam as
o enrolamento secundário ou terciário é de fio de
solicitações
Assim,
cobre duplamente esmaltado e isolado do núcleo
características
e do enrolamento primário por meio de fitas de
térmicas
considerando-se
construtivas
e
e
todas
elétricas,
elétricas.
as
as
técnicas
de
papel especial.
manutenção e as solicitações descritas no estudo,
pode-se estimar uma vida útil de 30 anos para um
Os transformadores construídos em epóxi são
transformador de potencial capacitivo ou indutivo.
mais
compactos
e
de
peso
relativamente
pequeno. O núcleo com suas respectivas bobinas
é encapsulado através de processos especiais
I. INTRODUÇÃO
aos
para evitar formação de bolhas. Na maioria das
instrumentos de medição e proteção funcionarem
vezes, se danificado, o TP em epóxi é descartado.
São
equipamentos
que
permitem
adequadamente sem a necessidade de possuir
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 593 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Já nos transformadores em óleo, o núcleo com
no sistema de até 34,5 KV, devendo
suas respectivas bobinas são secos sob vácuo e
suportar 10% de sobrecarga.
calor. O transformador, ao ser completamente
•
Grupo 2: São os TP’s projetados para
montado, é tratado a vácuo para em seguida ser
ligação
preenchido com óleo isolante.
diretamente aterrados, ou seja, a razão
fase-neutro
de
sistemas
entre a resistência de seqüência zero do
O tanque é construído com chapa de ferro pintado
sistema (Rz) e a reatância de seqüência
ou galvanizado a fogo. Na parte superior do
positiva do sistema (Xp) é menor ou igual a
tanque são fixados os isoladores de porcelana
1.
vitrificada. Alguns TP’s possuem tanque de
•
Grupo 3: São os TP’s projetados para
expansão de óleo, localizado na parte superior da
ligação fase-neutro de sistemas onde não
porcelana.
há garantia da eficácia do aterramento.
Os transformadores de potencial podem ser
II.1.2. TP’s Capacitivos
construídos de dois tipos básicos: TP’s indutivos e
São construídos, basicamente, se utilizando de
TP’s capacitivos.
dois conjuntos de capacitores que fornecem um
divisor de tensão e permitem a comunicação
II.1.1. TP’s Indutivos
através do sistema carrier. São construídos,
A utilização de TP’s indutivos vai até a tensão de
normalmente, para tensões iguais ou superiores a
138 KV, e estes apresentam custos de produção
138 KV.
inferiores ao capacitivo. Os TP’s indutivos são
dotados de um enrolamento primário envolvendo
•
Princípio de funcionamento
um núcleo de ferro-silício que é comum ao
Este tipo de TP é composto de um divisor
enrolamento secundário.
capacitivo,
cujas
células
formadoras
do
condensador são ligadas em série e o conjunto se
•
Princípio de funcionamento
Funcionam
com
base
na
encontra imerso em um invólucro de porcelana.
conversão
Tal divisor capacitivo é ligado entre fase e terra.
eletromagnética entre os enrolamentos primário e
Uma derivação intermediária alimenta um grupo
secundário. Desta forma, para um a tensão
de medida de média tensão, compreendendo os
aplicada no primário, obtém-se uma tensão
seguintes elementos:
reduzida no secundário dada pelo valor da relação
•
de transformação de tensão.
Um TP ligado na derivação intermediária,
fornecendo
as
tensões
secundárias
desejadas;
Os TP’s indutivos são construídos segundo três
grupos de ligação:
•
•
Um reator de compensação ajustável,
visando controlar quedas de tensão e
Grupo 1: São os TP’s projetados para
defasagem
ligação entre fases, basicamente utilizados
nominal, independente da carga, porém
do
divisor,
na
freqüência
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 594 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
dentro dos limites previstos pela classe de
•
exatidão.
de energia elétrica, relés de potência, etc.
II.2. CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS
Os
TP’s
Polaridade: Os TP’s destinados à medição
caracterizados
para qual polaridade foram construídos.
eletricamente através da particularização dos
Empregam-se as letras H1 e H2, X1 e X2
seguintes parâmetros:
para
•
podem
ser
bem
são identificados por letras que indicam
de erro é registrado na medição com o TP.
TP’s. Desta forma, diz -se que o TP tem
Ele é facilmente observado, pois a tensão
polaridade subtrativa quando a onda de
primária não corresponde exatamente ao
tensão , num determinado instante, tem no
produto da tensão lida no secundário pela
primário a direção de H1 para H2 e a
relação de transformação de potencial
correspondente
nominal. O erro de relação pode ser
secundária está no sentido de X1 para X2.
calculado pela fórmula:
Caso contrário, a polaridade é dita aditiva.
RTP × Vs − Vp
Vp
obtida
de
tensão
orientando-se
o
sentido
de
execução do enrolamento secundário, de
Vs = tensão no secundário;
modo
Vp = tensão no primário;
desejada do fluxo magnético.
•
a
se
conseguir
a
orientação
Descargas parciais: aparecem nos TP’s
Potencial.
em epóxi, em decorrência da formação de
Erro de ângulo de fase: é o ângulo γ que
bolhas ou impurezas presentes durante o
mede a defasagem entre a tensão vetorial
processo
primária e a tensão vetorial secundária;
enrolamentos. Tanto para os TP’s em
nominais:
Os
TP’s
de
acima de 10% de seu valor nominal, em
regime
contínuo,
sem
danos
a
•
com a carga nominal deste equipamento,
que é padronizada por norma;
das
descargas
este
fator
parciais.
influencia
Potência térmica nominal: é a potência que
o TP pode suprir continuamente, sem que
os limites de temperatura nominal sejam
integridade;
acopladas a um TP deve ser compatível
dos
diretamente na vida útil do equipamento.
sua
Cargas nominais: o somatório das cargas
medição
Evidentemente,
devem
suportar, por norma, tensões de serviço
encapsulamento
estabelecem os valores limites e o método
os dois erros descritos nos itens i) e ii);
Tensões
de
epóxi quanto nos em óleo, há normas que
Classe de exatidão: exprime o erro
esperado do transformador, considerando
•
onda
Convém ressaltar que a polaridade é
× 100(%)
RTP = Relação de transformação de
•
os
terminais primários e secundários dos
Onde:
•
respectivamente,
Erro de relação de transformação: este tipo
εP =
•
designar,
excedidos.
•
Tensões suportáveis: os TP’s devem
suportar as tensões de ensaio previstas
em norma.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 595 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
manutenção dos TP’s restringem-se apenas aos
A verificação periódica do estado de conservação,
aspectos de conservação externa.
a manutenção e a monitoração dos TP’s durante
toda a sua vida são fundamentais para assegurar
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
sua
atividades
A avaliação da vida útil de um TP pode ser feita
executam-se verificações gerais (estado geral,
abordando-se o equipamento ou o sistema
pintura, conservação das partes metálicas, etc.)
isolante como um todo; ou analisar os materiais
realizadas sem o desligamento, e testes de
empregados no equipamento em separado. Na
monitoração
(verificação
da
primeira abordagem, o tempo de vida virá de um
enrolamento,
relação
de
longevidade.
Dentre
estas
resistência
de
transformação,
resistência ôhmica dos enrolamentos, etc.).
histórico,
através
do
qual
uma
ou
mais
características significativas serão monitoradas,
explicitando a degradação que terminará em falha
Outros métodos podem ser utilizados:
•
do equipamento. Vários critérios devem ser
Monitoração automática de TPC: é a
estabelecidos
supervisão constante do TPC através de
características monitoradas, no início e fim da vida
um dispositivo que mede a tensão de
do equipamento. Os dados colhidos formarão um
seqüência zero no secundário de um
banco de dados e devem receber um tratamento
conjunto de três TPC’s. Quando esta
estatístico, visando a determinação do tempo de
tensão atingir um valor pré-ajustado, um
vida do equipamento. A segunda abordagem
alarme é disparado e sabe-se que poucos
refere-se
elementos da unidade capacitiva foram
existindo um considerável número de informações
danificados e que ainda é possível tomar
disponíveis sobre o comportamento de diversos
providências para se evitar danos maiores
materiais (3).
ao
para
os
referenciais
envelhecimento
dos
das
materiais,
para o sistema elétrico.
•
•
Detetores
ultrassônicos:
usados
para
Algumas
solicitações
impostas
ao
TP
são
medição de descargas parciais em TI tipo
extremamente relevantes para o tempo de vida do
“dead tank”.
equipamento. Dentre elas, vale ressaltar as
Medição da tang d: alguns TI’s saem de
solicitações de natureza térmica e elétrica. A
fábrica dotados de uma derivação para a
solicitação
medição do fator de dissipação da sua
predominantemente
isolação. Contudo, esses resultados não
dielétricas. O tempo de vida tem sido estabelecido
são considerados confiáveis.
de acordo com algum critério de perda das
térmica
características
do
em
TP’s
resultante
é
um
das
material,
dada
efeito
perdas
pelo
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
envelhecimento dos materiais dielétricos em si,
Por se tratarem de equipamentos, geralmente,
decorrentes de solicitações térmicas.
compactos e estanques, os cuidados com a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 596 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Além das solicitações elétricas de freqüência
capacitância, do número e seqüência de
nominal, os TP’s estão sujeitos à solicitações
operações de manobra, essas solicitações
elétricas, importantes para o tempo de vida. Essas
podem danificar o TPI quer seja por efeitos
solicitações resultam de transitórios de alta
de elevação de temperatura ou por forças
freqüência, descarga de linhas, cabos e banco de
mecânicas.
•
capacitores e ferroressonância.
•
•
•
Solicitações
elétricas
freqüência
fenômenos de ferroressonância podem ser
nominal: no caso de resina epóxi, o fator
causados por operações de manobra
decisivo para o tempo de vida sob
envolvendo reatâncias não-lineares dos
solicitação de freqüência nominal é a
TPI e as capacitâncias da rede, que
ocorrência de descargas parciais.
formam um circuito série ou paralelo.
Solicitações
de
de
Ferroresonância com TPI monofásico: os
alta
freqüência:
Devido ao comportamento não linear das
são
responsáveis por muitas falhas em TP’s.
reatâncias,
São devidas, geralmente, a operação de
freqüência nominais e seus harmônicos.
dispositivos
Essas oscilações podem danificar os TP’s
de
interrupção,
seccionadoras
e
proteção.
solicitações
As
chaves
centelhadores
oscilações
de
por sobreaquecimento ou sobretensão.
de
de
aparecerão
alta
freqüência também podem afetar o circuito
Considerando todas as características descritas
secundário, causando curto-circuito entre
anteriormente e as técnicas de monitoração e
espiras ou camadas do enrolamento ou
manutenção relatadas, pode-se estimar uma vida
tensões elevadas que podem danificar os
útil de 30 anos para um transformador de
equipamentos conectados.
potencial capacitivo ou indutivo.
Descarga de linha, cabo isolado e banco
de capacitores: a solicitação decorrente de
REFERÊNCIAS
descargas de energia armazenada em
[1] Filho, J. M. Manual de Equipamentos Elétricos.
capacitâncias ocorre como uma oscilação
Livros Técnicos e Científicos Editora, Volume 2, 2a
amortecida, periódica ou não, através do
edição 1994.
enrolamento primário do TPI. A corrente
associada magnetiza o TPI, saturando o
[2] A. O. F. Mundim e O B. Oliveira, “Avaliação do
seu núcleo e alterando a sua reatância
tempo
magnética não-linear de um valor elevado
instrumentos”, em XI SNPTEE. 1991.
de
vida
de
transformadores
para
para um valor baixo. Finalmente, a
corrente
será
resistência
apenas
do
limitada
enrolamento
pela
primário.
[3]
Fallou,
B.
Component
spécifiques
des
matériaux isolants soumis à diverses contraintes.
Dependendo do nível de tensão, do
Résumé
comprimento
normalisation. Revue générale de l’Electricité, nº
da
conseqüentemente
linha
do
ou
cabo
valor
e
da
des
connaissances
actuelles
et
10/1985.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 597 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Transformador de Serviços Auxiliares
RESUMO
respiração livre, sílica-gel, membrana, etc. Além
Os transformadores de serviços auxiliares são
disso, no estudo da vida útil deste tipo de
equipamentos usados em subestações para
equipamento é importante ressaltar a contribuição
fornecer alimentação em baixa tensão para
de cada falha característica na redução ou não do
instalações
locais,
para
tempo de vida. Desta forma, considerando-se as
cubículos,
painéis,
demais
falhas características destes equipamentos e suas
componentes de uma subestação que necessitam
influências na vida útil do equipamento, e ainda,
de alimentação em baixa tensão. São portanto,
as características de projeto e os critérios de
transformadores de distribuição, com potência
manutenção
suficiente para alimentar as cargas locais. Quanto
transformadores, pode-se estimar uma vida útil
ao histórico de falhas desses equipamentos, nota-
econômica de aproximadamente 30 anos para
se que na verdade ocorrem defeitos em seus
este tipo de equipamento.
suprindo
energia
iluminação
e
adotados
para
estes
componentes e não falhas do equipamento como
um todo. Os componentes instalados no corpo do
I. INTRODUÇÃO
transformador, expostos a ação do tempo, chuva,
Os transformadores de serviços auxiliares são
calor, frio, apresentam um histórico grande de
equipamentos usados em subestações para
falhas, porém, no máximo elas podem causar o
fornecer alimentação em baixa tensão para
desligamento do transformador, sem causar
instalações
locais,
danos a parte ativa ou diminuir o tempo de vida
cubículos,
painéis,
útil destes equipamentos. A norma IEC 354, diz
componentes de uma subestação que necessitam
que “a duração da vida útil de um transformador
de alimentação em baixa tensão. São portanto,
depende de uma série de eventos tais como,
transformadores de distribuição, com potência
sobretensões, curtos -circuitos, sobrecargas, etc,
suficiente para alimentar as cargas locais.
suprindo
energia
iluminação
e
para
demais
aos quais o equipamento é submetido”. Como
estes equipamentos não estão expostos a
Desta forma, a maioria das características de um
sobrecarregamento, pois são dimensionados para
transformador de distribuição se aplica aos
a carga no momento do projeto e esta carga
transformadores de serviços auxiliares. Algumas
normalmente
características são particulares do equipamento e
envelhecimento
não
é
variável,
acelerado
pela
não
sofrem
ação
da
serão ressaltadas ao longo do estudo.
temperatura. O fator que pode influir na forma de
envelhecimento destes transformadores é o meio
de isolação do óleo isolante com o meio ambiente,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 598 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II. CARACTERÍSTICAS
12 Placa de identificação alternativa
Os transformadores de distribuição rebaixam a
No
caso
dos
tensão ao nível de utilização do consumidor final.
auxiliares, eles rebaixam a tensão ao nível de
A figura seguinte apresenta um exemplo de um
utilização
transformador de distribuição:
equipamentos e demais componentes da própria
da
transformadores
subestação,
de
visando
serviços
alimentar
subestação.
II.1.CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS
II.1.1. Potência Nominal de um Transformador
É a potência que o transformador pode entregar,
sem
exceder
os
limites
de
elevação
de
temperatura do óleo e enrolamentos.
II.1.2. Classe de Tensão de Isolamento
É o valor eficaz da tensão que caracteriza a
capacidade de um equipamento elétrico em
suportar ensaios de tensão especificados por
norma.
II.1.3. Classe de Isolamento
É definida pelo material isolante empregado no
transformador e determina a temperatura máxima
Figura 1: Transformador de distribuição
1
Bucha de AT
2
Bucha de BT
3
Dispositivo de aterramento
4
Abertura para inspeção (quando aplicável)
5
Placa de identificação
6
Suporte para fixação ao poste
7
Olhais de suspensão
8
Estrutura de apoio
9
Grampo de fixação da tampa
10 Radiador de tubo elíptico (quando
aplicável)
11 Placa logomarca (quando aplicável)
que pode ser alcançada.
II.1.4. Temperatura de Referência e Elevação da
Temperatura
Os
transformadores
operam
conforme
suas
características nominais desde que a temperatura
do ar ambiente não exceda a média de 30 °C e a
máxima de 40 °C.
II.1.5. Tensão de Curto-circuito
É a tensão que deve ser aplicada a um
enrolamento
para
que
a
corrente
deste
enrolamento adquira valor igual à sua corrente
nominal, estando o outro enrolamento em curtocircuito.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 599 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.1.6. Corrente de excitação
As freqüências nominais recomendadas são de 50
É a corrente que circula num dos enrolamentos do
ou 60 Hz.
transformador quando este é alimentado pela
tensão e freqüência nominais, estando o outro
II.1.9. Outras Características
enrolamento com o circuito aberto.
Regulação,
rendimento,
polaridade
e
deslocamento angular.
II.1.7. Carregamento do Transformador
A aplicação de corrente no transformador, acima
II.2. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
da nominal pode trazer como conseqüência o
envelhecimento acelerado do isolamento. Esse
II.2.1. Tanques
envelhecimento se dá, principalmente devido aos
O tanque do transformador, além de ser o
seguintes fatores:
recipiente que contém as partes vivas, isoladores,
•
•
•
•
dos
e óleo, é o elemento que transmite para o ar, o
enrolamentos, condutores e óleo isolante
calor produzido pelas perdas. O formato do
acima dos níveis aceitáveis;
tanque varia de redondo para os transformadores
Aumento do fluxo de dispersão fora do
de distribuição cuja potência máxima é da ordem
núcleo, causando aumento das correntes
de 150 kVA, a oval e retangular para os
parasitas
transformadores de média e grande potência. De
Aumento
da
e
temperatura
aquecimento
das
partes
metálicas, devido a esse fluxo;
acordo com a quantidade de calor a ser liberada,
Possibilidade de sobreexcitacao do núcleo
os transformadores têm tanque liso, nervurado ou
devido ao aumento do fluxo de dispersão;
equipado com radiadores.
Alterações no volume de umidade no
isolamento
devido
ao
aumento
da
II.2.2. Líquidos Isolantes
O líquido de um transformador exerce duas
temperatura.
funções distintas; uma é de natureza isolante e a
Esses fatores podem ter como conseqüência a
outra é a de transferir para as paredes do tanque,
o calor produzido pelas perdas na parte ativa do
falha prematura do transformador.
equipamento. A fim de executar devidamente
Contudo, no caso dos transformadores de
serviços auxiliares, não deve haver problemas
com
sobrecarregamento,
transformadores
trabalham
pois
em
estes
condições
bastante especificas e controladas, já que estão
estas funções o óleo deve possuir determinadas
características, entre as quais as mais importantes
são: elevada rigidez dielétrica, boa fluidez e
capacidade de funcionamento com temperaturas
elevadas.
dentro da própria subestação.
III. PRINCIPAIS FALHAS
II.1.8. Freqüência
Observando-se
históricos
de
falhas
desses
equipamentos, nota-se que na verdade ocorrem
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 600 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
defeitos em seus componentes e não falhas do
dispositivos primários (relés de fluxo ou bucholz,
equipamento como um todo.
fins-de-curso, válvula de alívio, etc.).
Além das inspeções e testes anteriores, de quatro
Os
componentes
instalados
no
corpo
do
em
quatro
anos,
faz -se
ensaios
elétricos
transformador, expostos a ação do tempo, chuva,
(capacitância, fator de potência, isolação DC,
calor, frio, apresentam um histórico grande de
relação de transformação, resistência ôhmica).
falhas, segundo levantamento do setor elétrico,
devido ao ressecamento de juntas e oxidação de
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
contatos, porém, no máximo eles podem causar o
A norma IEC 354, diz que “a duração da vida útil
desligamento do transformador, sem causar
de um transformador depende de uma serie de
danos a parte ativa ou diminuir o tempo de vida
eventos tais como, sobretensões, curtos-circuitos,
útil destes equipamentos.
sobrecargas, etc, aos quais o equipamento é
submetido”. Além disso, no estudo da vida útil
Como estes equipamentos não estão expostos a
deste tipo de equipamento é importante ressaltar
sobrecarregamento, pois são dimensionados para
a contribuição de cada falha característica na
a carga no momento do projeto e esta carga
redução ou não do tempo de vida. Foi observado
normalmente
neste estudo os componentes do transformador
envelhecimento
não
é
variável,
acelerado
pela
não
sofrem
ação
da
temperatura.
que estão mais propensos a defeitos. São eles os
componentes
instalados
no
corpo
do
transformador, expostos a ação do tempo, chuva,
O
fator
que
pode
influir
na
forma
de
calor, frio, devido ao ressecamento de juntas e
envelhecimento destes transformadores é o meio
oxidação de contatos Contudo, no máximo eles
de isolação do óleo isolante com o meio ambiente,
podem causar o desligamento do transformador,
respiração livre, sílica-gel, membrana, etc.
sem causar danos a parte ativa ou diminuir o
tempo de vida útil destes equipamentos. Além
IV.
MANUTENÇÃO
PREVENTIVA
E
disso, como estes equipamentos não estão
PREDITIVA
expostos
Mensalmente, o transformador sofre inspeção
envelhecimento
visual quanto a estanqueidade, fixação de
temperatura. Assim, o fator que pode influir na
componentes, estado da pintura, sinais de sobre-
forma de envelhecimento destes transformadores
aquecimento, conexões, fixação na base (quando
é o meio de isolação do óleo isolante com o meio
for o caso).
ambiente, respiração livre, sílica-gel, membrana,
a
sobrecarregamento,
acelerado
pela
não
sofrem
ação
da
etc.
Anualmente, além da inspeção mensal, é retirada
uma amostra de óleo isolante para análise físico-
Desta
forma,
considerando-se
as
falhas
química e cromatográfica, e testada a atuação dos
características destes equipamentos e suas
influências na vida útil do equipamento, e ainda,
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 601 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
as características de projeto e os critérios de
manutenção
adotados
para
estes
transformadores, pode-se estimar uma vida útil
econômica de aproximadamente 30 anos para
este tipo de equipamento.
REFERÊNCIAS
[1]
Martignoni,
A.,
Transformadores.
Editora
Globo, 1a edição. 1973.
[2] Informações coletadas de concessionárias e
empresas do setor elétrico.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 602 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Turbina a Gás
RESUMO
sugere-se uma vida útil econômica de 20 anos
A turbina a gás é composta por três elementos: o
para as turbinas a gás.
compressor, a câmara de combustão e a turbina
propriamente dita. Seu princípio básico de
I. INTRODUÇÃO
operação pode ser resumido como apresentado a
A turbina a gás, desde sua concepção inicial até
seguir. O ar, após passar pelo compressor e ter
um
sua pressão e temperatura elevadas, atravessa a
satisfatório, enfrentou uma série de problemas e
câmara de combustão, participando da reação de
dificuldades, desde a resistência dos materiais até
queima do combustível. O gás resultante, que se
a concorrência com a turbina a vapor. A primeira
encontra em uma alta temperatura e pressão
turbina a gás de funcionamento satisfatório foi
elevada, segue para a turbina onde expande-se,
obtida em 1903 por Aegidius Elling. Atualmente
acarretando a geração de potência de eixo. Uma
existem vários fabricantes de turbinas a gás, bem
oarcela desta potência gerada é destinada ao
como uma diversificada área de aplicação no
acionamento do próprio compressor. Para ter um
mercado,
funcionamento
aeronáutica e os sistemas de cogeração de
adequado
e
uma
alta
disponibilidade para operação, a turbina a gás
conta
uma
manutenção
preditiva
modelo
que
como
apresentasse
por
exemplo
resultado
a
indústria
eletricidade e vapor.
rigorosa,
contando atualmente com sistemas on-line de
Os elementos fundamentais que constituem uma
informação
parâmetros
turbina a gás são: o compressor, a câmara de
operativos da máquina. Também de grande
combustão e a turbina propriamente dita. Em seu
importância é a manutenção preventiva, realizada
funcionamento, o ar é aspirado da atmosfera e
onde a distintos intervalos de tempo. Estes
comprimido,
intervalos variam em função da operação e das
combustão, onde se mistura com o combustível.
próprias características do equipamento, mas
Nesta câmara ocorre a reação de combustão,
como indicativo pode-se citar uma inspeção dos
produzindo gases quentes, que escoam através
elementos de combustão a cada 8.000 horas de
da turbina, onde se expandem produzindo
operação, uma inspeção de partes quentes (“gas
potência mecânica para acionar o eixo do
path”) a cada 24.000 horas e uma inspeção geral
compressor e da carga, freqüentemente um
(“overhaul”) a cada 48.000 horas. Baseando-se
gerador elétrico.
sobre
os
principais
passando
para
a
câmara
de
em valores de vida média para turbinas, fornecida
em número de horas de operação, e em valores
Além destas partes, a turbina a gás pode ainda
de disponibilidade média destes equipamentos,
conter trocadores de calor e intercollers. O
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 603 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
trocador de calor é utilizado para aumentar a
a desvantagem de necessitar de um sistema
eficiência térmica. Serve para recuperar parte do
externo de aquecimento, o que requer um ciclo
calor residual presente nos gases de exaustão.
auxiliar.
Este calor recuperado é reintroduzido no ciclo, na
entrada da câmara de combustão. O intercooler é
Segundo o fluxo de gases em relação com o eixo
um equipamento usado para aumentar o trabalho
da turbina:
útil do ciclo e ao mesmo tempo diminuir o trabalho
de
compressão
fornecido
pela
turbina
•
ao
compressor.
Axiais: quando os gases escoam coaxialmente ao eixo da máquina;
•
Radiais: neste caso os gases escoam
radialmente em relação ao eixo da turbina,
Uma concepção construtiva freqüente nestes
resultando máquinas mais simples e de
equipamentos divide a expansão dos gases entre
menor custo, mais competitivas na gama
uma turbina de alta pressão, empregada para
de pequenas potências.
acionar o compressor e uma turbina de baixa
pressão, que aciona a carga. Para este tipo de
montagem, se denomina usualmente gerador de
Segundo a configuração da turbina de potência :
•
Monoeixo: quando estão montados sobre o
gás ao conjunto formado pelo compressor,
mesmo eixo. Por imposição de sua
queimador e a turbina de alta pressão, enquanto a
configuração, nas turbinas monoeixo, o
parte restante se conhece como turbina de
compressor e a turbina têm a mesma
potência.
rotação. Para o caso do acionamento de
um alternador, onde se requer uma
II. CARACTERÍSTICAS
rotação
A turbinas a gás podem ser classificadas de
constante o fluxo de ar. A regulagem da
diversas formas.
potência
constante,
impõe-se
desenvolvida
é
manter
efetuada
modificando-se unicamente a injeção de
Segundo o ciclo de operação, as turbinas a gás
combustível na câmara de combustão,
podem ser classifcadas em Ciclo Aberto e Ciclo
sem que se varie a velocidade do rotor. A
Fechado.
variação da quantidade de combustível
injetado
para
uma
descarga
de
ar
As turbinas a gás de ciclo fechado diferem das de
constante modifica a temperatura dos
ciclo aberto por manterem o fluido de trabalho
gases
confinado no equipamento, e queimarem o
significativamente
combustível fora do sistema de trabalho. As
máquina.
vantagens são o melhor aproveitamento do calor e
•
de
combustão
o
e
rendimento
afeta
da
Com dois eixos: quando estão montados
a possibilidade operar em alta pressão, permitindo
em eixos distintos. Assim, nas turbinas de
a construção de máquinas menores para uma
dois eixos, utiliza-se o primeiro estágio
dada potência útil. Este sistema possui entretanto
para acionar o compressor e um estágio
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 604 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
posterior para acionar a carga conectada
De maneira geral, a manutenção preditiva tem
no eixo de saída, em eixos independentes.
uma importância decisiva sobre a disponibilidade
Com esta concepção, a turbina do estágio
de uma turbina de gás e em geral os fornecedores
posterior pode operar com grandes faixas
de turbinas oferecem contratos de manutenção
de velocidade tornando-se, desta forma,
dos equipamentos que vendem, que incluem um
adequadas
acompanhamento constante do funcionamento e
para
aplicações
com
velocidade variável. Ou seja, quando se
uma revisão anual.
necessitar uma menor rotação no eixo de
saída, o gerador de gás poderá seguir
Os principais parâmetros a serem observados no
girando a alta velocidade e colocando a
monitoramento das condições de operação de
disposição da turbina de potência um fluxo
uma turbina a gás podem ser resumidos como se
de gases sob pressão elevada. Este tipo
segue.
de máquina é especialmente apto para
aqueles casos em que se requer um
Compressor:
•
Nível de vibração;
•
Pressão de entrada;
Segundo a concepção original do projeto da
•
Temperatura de entrada;
turbina:
•
Velocidade;
as
•
Pressão de descarga;
turbinas concebidas para uso estacionário,
•
Temperatura de descarga;
mais pesadas e mais resistentes com
•
Queda de pressão no filtro de ar.
aumento do torque a baixas velocidades.
•
Industriais
ou
"Heavy-duty":
são
manutenção mais simples;
•
Aeroderivadas:
são
as
turbinas
Sistema de Alimentação de Combustível:
desenvolvidas para uso aeronáutico e
•
Fluxo de combustível;
posteriormente
•
Pressão do combustível;
•
Temperatura do combustível;
•
Queda de pressão no filtro de combustível.
adaptadas
para
uso
estacionário.
III. MANUTENÇÃO PREDITIVA
Pode-se dizer que existem diversas rotinas de
manutenção
Estes
•
Nível de vibração;
procedimentos diferem um do outro em função do
•
Rotação da turbina de alta pressão;
número de unidades instaladas, do regime de
•
Rotação da turbina de baixa pressão;
•
Temperatura dos gases de exaustão;
•
Torque.
operação,
existência
empresas.
para
da
de
turbinas
disponibilidade
pessoal
a
gás.
Turbina e sistema de exaustão:
exigida
especializado
e
da
nas
Sistema de lubrificação
•
Temperatura do reservatório de óleo;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 605 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Nível do reservatório de óleo.
Além destas variáveis existem outras a serem
consideradas
em
função
do
programa
de
•
Inspeção visual: 10.000 horas;
•
Endoscopia: 20.000 horas;
•
Recall (com troca de palhetas, etc.):
30.000 horas.
manutenção de cada empresa. Como exemplo
pode-se citar pressão e temperatura em diversos
Estas estimativas, como já citado, podem variar.
pontos
características
De qualquer forma, entretanto, a observação
relacionadas com o sistema de controle dos
responsável das normas de manutenção permite
equipamentos.
que a disponibilidade média fique em torno de
da
turbina
e
as
92%, para uma vida média da turbina superior a
IV. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
Com
relação
à
manutenção
120.000 horas.
preventiva,
é
importante observar que a freqüência de partidas
V. MANUTENÇÃO CORRETIVA
é um dos fatores importantes para a determinação
O alto custo associado com a inspeção geral
do
e
(“overhaul”) faz com que as empresas busquem o
conseqüentemente para a vida de uma turbina de
maior intervalo possível entre estas atividades.
gás.
Para tanto buscam aumentar a vida útil dos
intervalo
entre
as
manutenções
diversos componentes e desenvolver técnicas de
Como um caso típico, pode-se dizer que uma
manutenção corretiva econômicas e seguras.
inspeção dos elementos de combustão dura de
Uma análise da vida útil dos componentes e dos
uma a duas semanas e deve ser efetuada entre
custos das peças de reposição indicam que as
8.000 horas e 16.000 horas de operação. Para
maiores
uma inspeção de partes quentes (“gas path”), que
relacionadas com as partes quentes. Entretanto,
dura de duas a três semanas, se recomendam
reparos nestas partes são de certa forma
intervalos de 15.000 a 25.000 horas. A inspeção
desencorajadas pelos fabricantes.
oportunidades
de
economia
estão
geral (“overhaul”), que requer a abertura do
gerador de gás e da turbina de potência, pode
VI. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
gastar entre quatro e seis semanas e é normal
Baseando-se em valores de vida média para
que seja efetuada entre 30.000 e 48.000 horas. O
turbinas, fornecida em número de horas de
valor superior destas estimativas de intervalo para
operação, e em valores de disponibilidade média
manutenção são para gás natural. No caso de
destes equipamentos, sugere-se uma vida útil
combustíveis líquidos é recomendável cerca da
econômica de 20 anos para as turbinas a gás.
metade destes períodos.
REFERÊNCIAS
Através
de
contatos
com
usuários
destes
[1] Martins, A.R.S. e Teixeira, F.N. Cogeração
equipamentos, outros períodos foram também
Industrial, Apostila, Escola Federal de Engenharia
identificados:
de Itajubá, 1999.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 606 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
[2]
Sawyer’s
Handbook,
Turbomachinery
Volume
I
–
Gás
Maintenance
Turbine
/
Turbocompressors.
[3] Nascimento, M.A.R. Introdução à Turbina a
Gás Industrial, Apostila, Escola Federal de
Engenharia de Itajubá, 1999
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 607 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Turbina Hidráulica
RESUMO
O século XVIII, com as descobertas de Daniel
As turbinas hidráulicas têm um papel importante
Bernoulli (1700-1782) e Euler (1707-1783), foi a
em uma central hidrelétrica. Elas são máquinas de
base para o desenvolvimento das máquinas
fluxo motoras, ou sejam, transformam energia de
hidráulicas. Bernoulli lançou, em 1730, sua obra
pressão em energia de eixo, que é entregue ao
Hidrodinâmica, enquanto Euler inventou, em 1751,
gerador elétrico. Para atender aos diversos
uma roda de reação com distribuidor fixo e, em
aproveitamentos ou quedas e vazões existem
1754, desenvolveu a equação que é a base para a
vários tipos de turbinas, com diferentes peças de
compreensão do funcionamento das turbinas
controle do fluxo de água e geometrias de rotores.
hidráulicas. A partir daí, estudos foram realizados
De um modo geral a manutenção das turbinas é
por vários pesquisadores, surgindo, nos séculos
quase
tipos,
XIX e XX, as turbinas convencionais Francis
diferenciando apenas daquelas de grande porte
(1847), Pelton (1880), hélice (1908) e Kaplan
das de menor porte. Há necessidade de se fazer
(1912), utilizadas até nos dias atuais.
um
padrão
manutenções
para
periódicas,
todos
os
acompanhando
e
monitorando suas partes principais. Desta forma
O inglês James Bicheno Francis (1815-1892),
consegue-se uma vida útil bem prolongada. No
trabalhando como engenheiro nos EUA, foi
Brasil
hidrelétricas
incumbido de estudar uma turbina para o
operando suas turbinas a mais de 60 anos e em
aproveitamento energético do desnível de um rio.
bom estado de conservação. Um valor de vida útil
Para isso, Francis utilizou um tipo de máquina
econômica de 40 anos para turbinas é bastante
centrípeta desenvolvida em 1838 por Samuel
viável e aceitável.
Dowd e realizou aperfeiçoamentos na mesma,
existem
várias
centrais
através do distribuidor com pás móveis que tinha
I. INTRODUÇÃO
a função de variar a vazão da turbina. A partir daí,
A turbina hidráulica faz parte da família das
esta máquina passou a se chamar turbina Francis.
máquinas de fluxo, que são máquinas de fluido,
em que o escoamento flui continuamente e opera
Como a turbina Francis não operava bem para
transformações do tipo Emecânica ⇔ Ecinética ⇔
altas quedas e pequenas vazões, foi desenvolvida
Epressão. No caso da turbina hidráulica, denominada
pelo engenheiro norte-americano Lester Allen
de máquina de fluxo motora, a transformação de
Pelton (1829-1908) uma turbina de ação de rotor
energia ocorre da energia de pressão para a
com pás em forma de conchas e seu controle de
energia mecânica, passando pela variação de
vazão realizado através de uma agulha e um
energia cinética.
injetor. No caso das turbinas Pelton para centrais
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 608 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
de pequeno porte, são utilizadas máquinas de um
II.1. TURBINAS DE AÇÃO E REAÇÃO
ou dois injetores, enquanto que, para as grandes
Todas as turbinas fabricadas atualmente estão
centrais, são utilizadas turbinas com até seis
classificadas em dois grandes grupos: as turbinas
injetores.
de ação e as de reação. A turbina de ação é
aquela que a água ao passar pelo rotor não
A necessidade de obtenção de turbinas com
possui variação de pressão, enquanto que a
rotações consideráveis em baixas alturas de
turbina de reação é aquela que a água ao passar
quedas e grandes vazões deu origem, em 1908,
pelo rotor possui variação de pressão. Como
às turbinas hélice. O distribuidor mantém o
exemplos, podem-se citar:
aspecto que tem nas turbinas Francis, mas o
•
Turbinas de ação – Pelton e Michell-Banki;
formato do rotor é de uma hélice. Essas turbinas
•
Turbinas de reação – Francis, axiais, como
são denominadas de fluxo axial, o rotor tem pás
hélice e Kaplan.
fixas, e o controle da vazão é realizado no
distribuidor. Uma evolução da turbina hélice
II.2. TURBINAS PELTON
ocorreu em 1912, com os desenvolvimentos
São máquinas de ação, escoamento tangencial ao
realizados por Victor Kaplan (1876-1934), que
passar pelo rotor, que possuem pás em formas de
propôs um mecanismo para variar a vazão da
conchas. As turbinas Pelton operam grandes
turbina através das pás móveis do rotor em
alturas e pequenas vazões. Existem centrais
sincronismo com as pás do distribuidor, ambas
hidrelétricas no mundo com alturas de quedas até
controlados pelo regulador de velocidade. Kaplan
1900 [m], atingindo potência de 100 [MW] por
conseguiu através da turbina axial que, mesmo
unidade. No Brasil, a Central Hidrelétrica de
variando a vazão, não houvesse queda de
Cubatão 1 possui nove grupos geradores, sendo
rendimento considerável, diferentemente do que
seis com 68 [MW] cada unidade.
ocorria com a turbina hélice.
As partes principais de uma turbina Pelton são
No Brasil, a maior parte das centrais hidrelétricas
agulha e injetor, rotor, desviador de jato e freio de
tem suas turbinas do tipo Francis, que abrangem
jato. A agulha e o injetor têm a função de variar a
a utilização de uma grande faixa de vazões e de
vazão. Existem turbinas desde um injetor ou de
alturas de quedas, pois possuem diferentes
um jato até seis jatos. As turbinas de um e dois
formatos de rotores. Entretanto, ultimamente,
jatos são de eixos horizontais e são utilizadas em
outros tipos de turbinas têm sido instalados como,
pequenas centrais hidrelétricas, enquanto que
por exemplo, as turbinas tubulares e as Bulbo,
aquelas de três a seis jatos possuem eixos
que operam grandes vazões e poucas alturas de
verticais e são utilizadas em médias e grandes
queda.
centrais. O rotor tem a função de transformar a
energia de pressão ou hidráulica em energia
II. CARACTERÍSTICAS
utilizável de eixo. O defletor de jato funciona como
um interceptador do jato, desviando-o das pás
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 609 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
quando ocorre uma diminuição violenta na
radial e alturas de queda médias) e rápido
potência demandada pela rede elétrica. Nesta
(escoamento misto e alturas de queda menores).
condição,
uma
agulha
As turbinas Francis podem ser utilizadas em
reduzindo
a
uma
aproveitamentos e alturas de queda de até 600
atuação
vazão
rápida
poderia
da
provocar
sobrepressão no injetor, nas válvulas e no
[m]. Neste caso, com rotor lento.
conduto forçado. O defletor volta à posição
primitiva liberando a passagem do jato, logo que a
O tubo de sucção permite que a água que sai do
agulha assume a posição que convém para a
rotor atinja o canal de fuga, escoando de uma
vazão correspondente à potência absorvida. O
forma contínua ao invés de ser descarregada
freio de jato, que é utilizado para turbinas de maior
livremente na atmosfera. O tubo de sucção é
potência, faz incidir um jato nas costas das pás,
construído com um aumento de seção no sentido
contrariando o sentido de rotação quando se
do escoamento, proporcionando a transformação
deseja frear a turbina rapidamente.
da energia cinética com que a água abandona o
rotor em energia de pressão. Desta forma, o tubo
II.3. TURBINAS FRANCIS
de sucção é chamado de recuperador de energia.
A turbina Francis é uma máquina de reação,
podendo ser de escoamento radial ou misto do
II.4. TURBINAS AXIAIS
fluxo ao passar pelo rotor.
As turbinas axiais são máquinas de reação, o
escoamento ao passar pelo rotor tem sentido do
As partes principais da turbina Francis são
eixo e operam em centrais de baixas alturas de
carcaça, pré-distribuidor, distribuidor, rotor e tubo
queda e com grandes vazões. Podem ter eixo
de sucção. A carcaça, que tem a função de
horizontal, vertical ou inclinado. As turbinas axiais
direcionar a água para o pré-distribuidor, pode ser
podem ser: hélice, Kaplan, tubular S e bulbo.
na forma espiral ou cilíndrica e, em alguns casos,
sem carcaça, sendo estas denominadas turbinas
A turbina axial possui a carcaça e a maioria de
de caixa aberta. Esta última é utilizada em
seus componentes semelhantes à turbina Francis,
turbinas para pequenas centrais hidrelétricas. O
com exceção da geometria do rotor, composta por
pré-distribuidor tem suas pás fixas e direciona o
um cubo com pás em forma de hélice. Estas pás
fluxo para o distribuidor, que possui pás móveis e
podem ser fixadas rigidamente ao cubo, e o rotor
tem a função de variar a vazão da água que
e a turbina recebem a denominação de hélice. No
penetra no rotor. O rotor tem a função de
caso de as pás terem movimento em relação ao
transformar a energia de pressão em velocidade,
cubo, o rotor e a turbina denominam-se Kaplan
transferindo ao eixo o trabalho mecânico. Para
em homenagem ao seu inventor Victor Kaplan. Ao
atender uma boa faixa de vazão e altura, a turbina
contrário das turbinas hélice, as turbinas Kaplan
Francis pode apresentar três rotores de geometria
operam com uma boa faixa de vazão com um
diferentes, ou seja, lento (escoamento radial e
rendimento praticamente constante.
alturas de queda maiores), normal (escoamento
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 610 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Para alturas de quedas muito pequenas, menores
II.5. NORMAS DE TURBINAS
que 20 [m], onde não há condições de se executar
As normas principais da ABNT utilizadas para as
uma instalação com turbina Francis dupla ou
turbinas hidráulicas são:
Kaplan convencional, utilizam-se as turbinas
•
ABNT,
NBR
10684,
Símbolos
Dimensionais e Parâmetros Característicos
tubular S e bulbo.
de Turbinas Hidráulicas, 1989.
As turbinas axiais tubular S podem ser de eixo
•
ABNT, NBR 6412, Recepção em Modelos
horizontal ou inclinado, possuem o rotor hélice ou
de Turbinas Hidráulicas – Ensaio –
Kaplan, concorrem com as Francis de dupla
Procedimentos, 1988.
sucção com vantagens, particularmente no que se
•
ABNT, NBR 12591, Dimensões Principais
refere ao rendimento. Este tipo de turbina tem o
de Turbinas Hidráulicas de Pequenas
gerador fora do bulbo e pode trabalhar com
Centrais Hidrelétricas, 1992.
acoplamento direto ou, se necessário, com
amplificador de velocidade, reduzindo o volume, o
III. MANUTENÇÃO
peso e o custo do gerador elétrico.
A manutenção de turbinas hidráulicas dividi-se em
manutenção preditiva, preventiva e corretiva.
As turbinas bulbo são utilizadas para alturas de
quedas reduzidas, desde 1,28 [m] até 29,50 [m].
III.1. MANUTENÇÃO PREDITIVA
Em termos de máxima potência instalada com
A manutenção preditiva é aquela que controla o
central bulbo, têm-se 65,8 [MW}. Essas turbinas
estado
apresentam-se como mais vantajosas que as
operação efetuada com instrumentos de medições
turbinas Kaplan convencionais de eixo vertical
de vibração para prever falhas ou detectar
devido ao menor custo com obras civis. O gerador
mudanças nas condições físicas que requeiram
elétrico é colocado em uma caixa em formato de
manutenção. Neste tipo de manutenção, são
bulbo que fica em contato com a água. Nas
realizadas
turbinas bulbo, o eixo do rotor com pás fixas ou
desmontagens desnecessárias e determinam com
móveis, conforme o tipo, normalmente, aciona
antecedência a necessidade de uma parada da
diretamente o gerador elétrico. Existem casos de
máquina.
de
funcionamento
inspeções
das
externas
turbinas
que
em
evitam
centrais hidrelétricas instaladas, em que a turbina
aciona o gerador por meio de um sistema de
Na manutenção preditiva, deve-se checar o que
engrenagens especiais com o intuito de aumentar
provoca vibração como: desbalanceamento do
a rotação do mesmo. No Brasil, as turbinas bulbo
rotor,
têm sido utilizadas ultimamente em algumas
mancais, empenamento do eixo, fricção entre as
centrais.
partes rotativas e fixas, forças hidráulicas e
desalinhamento
do
acoplamento
ou
ressonância.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 611 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
III.2. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
A manutenção preventiva é aquela em que se
despendem todos os esforços para evitar-se que
uma
turbina
sofra
uma
parada
da boca de visita da caixa espiral e tubo de
sucção;
•
imprevista,
das tubulações de chegada das tomadas
de pressão;
ocasionando sérios transtornos à produção de
•
das tubulações de drenagem;
energia elétrica. A implantação de um programa
•
dos munhões das pás diretrizes.
preventivo é de suma importância em centrais
hidrelétricas,
principalmente
em
máquinas
Ø Verificar se existem ruídos:
rotativas como as turbinas. Nesta manutenção
•
metálicos devido à cavitação;
devem ser providenciadas as disponibilidades de
•
nos mancais.
peças sobressalentes segundo as recomendações
do fabricante e a experiência própria, além da
Ø Verificar as temperaturas nos mancais.
equipe especializada para cumprimento das
tarefas.
Quando existir uma parada programada, os
seguintes itens devem ser realizados:
III.3. MANUTENÇÃO CORRETIVA
A manutenção corretiva é aquela que corrige os
defeitos e falhas já ocorridos, procurando sempre
evitar que os mesmos se repitam. Para definir a
necessidade de revisão de uma turbina hidráulica,
certos critérios de inspeção devem ser adotados
•
distribuidor;
•
houver: alterações das características hidráulicas
(baixo rendimento), prejudicando o sistema de
geração; altas temperaturas nos mancais; ruídos
excessivos; vibrações excessivas.
substituição
das
juntas
do
munhão
superior das diretrizes;
•
substituição das juntas do munhão inferior
das diretrizes.
para que se possa justificar a parada da mesma.
Portanto, deve-se parar a turbina sempre que
substituição das juntas entre tampas e pré-
Para as turbinas de grande porte, algumas
desmontagens não fazem parte da manutenção
corrente. São elas:
•
desmontagem das pás diretrizes – o
controle realizado nas pás diretrizes é
verificar
III.4. INSPEÇÕES E DESMONTAGENS REALIZADAS
o
estado
do
perfil
e
das
superfícies de contato. Normalmente, após
As inspeções na turbina devem ser realizadas
a primeira montagem, o primeiro controle é
regularmente; inicialmente sem a parada da
feito com 3000 horas de funcionamento e o
máquina e, quando necessário, com a parada da
segundo controle com 6000 horas. Os
máquina. A seguir, listam-se algumas inspeções
demais controles são realizados todos os
com a máquina em movimento.
anos;
Ø Verificar regularmente a estanqueidade:
•
desmontagem dos labirintos (superior e
inferior);
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 612 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Rotor da turbina – após a drenagem da
[3] Macintyre, A. J. Máquinas Motrizes Hidráulicas.
turbina e posicionamento da plataforma do
Editora Guanabara Dois, Rio de Janeiro,1983.
tubo de sucção, as visitas ao rotor efetuarse-ão da seguinte maneira: 1a visita, 1000
[4]
horas; 2a visita, 8000 horas; visitas
Regúlateures Automatiques de Vitesse, Librarie
seguintes, todos os anos ou a cada 8000
de L'enseignement Technique Léon Eyrolles
horas. Durante as visitas, devem ser
Éditeur, vol II, 1932.
inspecionados
eventuais
traços
TENOT,
A
.,
Turbines
Hidrauliques
et
de
cavitação e erosão, eventual existência de
[5]
Mataix,
C.,
Turbomaquinas
trincas, folgas nos aros de desgaste.
Editorial Icai, Madrid, 1975.
Hidraulicas,
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
A vida útil econômica de uma turbina depende da
seleção adequada da máquina, da boa instalação
realizada
e
das
eficientes
e
periódicas
manutenções preditiva, preventiva e corretiva. O
programa de manutenção deve ser abrangente,
bem definido e bem documentado, de forma a
permitir o acompanhamento e o monitoramento
baseados em metas pré-estabelecidas.
Existem várias centrais hidrelétricas com turbinas
operando a mais de 60 anos e em bom estado.
Como existem fatores inesperados que podem
diminuir a vida da turbina, um valor da vida útil
econômica de 40 anos é bastante aceitável
REFERÊNCIAS
[1] Souza, Z., Santos, A.H.M., Bortoni, E.C.,
Centrais
Hidrelétricas
–
Estudo
para
Implementação, ELETROBRÁS, Rio de JaneiroRJ, 1999.
[2] Henry, P., Turbomachines Hydrauliques, Press
Potytechniques
et
Univeritaires
Romandes,
Lausanne, 1992.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 613 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Turbogerador
RESUMO
I. INTRODUÇÃO
Nos turbogeradores o acionamento da turbina se
Nos turbogeradores o acionamento da turbina se
produz pela expansão do vapor de alta pressão
produz pela expansão do vapor de alta pressão
procedente de um reator nuclear, no caso da
procedente de um reator nuclear, no caso da
produção termonuclear de energia, ou de uma
produção termonuclear de energia, ou de uma
caldeira, no caso da produção térmica a vapor
caldeira, no caso da produção térmica a vapor
convencional. Esta expansão se realiza nos
convencional. Esta expansão se realiza nos
bocais fixos e nas palhetas, montadas nos rotores,
bocais fixos e nas palhetas, montadas nos rotores,
em um ou mais estágios, onde a energia contida
em um ou mais estágios, onde a energia contida
no vapor se transforma primeiro em energia
no vapor se transforma primeiro em energia
cinética e em seguida em energia mecânica,
cinética e em seguida em energia mecânica,
impulsionando as palhetas. As turbinas a vapor
impulsionando as palhetas. O vapor de baixa ou
podem ser classificadas de diversas formas. A
média pressão procedente das turbinas pode
divisão mais usual é a sua classificação em
ainda ser utilizado em processos industriais onde
turbinas a vapor de contrapressão e turbinas a
necessita-se de vapor ou energia térmica a um
vapor de extração/condensação, sendo que cada
nível
uma possui particularidades em relação a sua
determinado pela temperatura de saturação do
manutenção. O termo contrapressão se utiliza
vapor.
relativamente
baixo
de
temperatura,
para indicar que o vapor na saída da turbina está
a uma pressão superior à atmosférica. Já o termo
A turbina de vapor como elemento motor é uma
extração/condensação indica um equipamento em
tecnologia conhecida e bem dominada, com
que parte do vapor é extraído ao longo da turbina
muitos fabricantes de equipamentos. Uma de suas
e parte é expandido até sua pressão de
desvantagens entretanto é o fato de possui
condensação. Considerando os valores de vida
instalações mais pesadas e complexas.
média para turbinas, fornecida em número de
horas
de
operação,
disponibilidade
média
e
em
destes
valores
de
As turbinas a vapor podem ser classificadas de
equipamentos,
diversas formas. A divisão mais usual é a sua
sugere-se uma vida útil econômica de 25 anos
classificação
para os turbogeradores.
contrapressão
em
turbinas
a
vapor
de
e
turbinas
a
vapor
de
extração/condensação.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 614 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
O termo contrapressão se utiliza para indicar que
II. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
o vapor na saída da turbina está a uma pressão
A manutenção de rotina obrigatória é influenciada
superior à atmosférica.
por diversos fatores: número de estágios, tipo de
mancais, governador utilizado, condições do
Já o termo extração/condensação indica um
vapor, etc. A seguir é apresentado um roteiro de
equipamento em que parte do vapor é extraído ao
atividades para a realização de manutenção
longo da turbina e parte é expandido até sua
preventiva em turbogeradores.
pressão de condensação. Estas turbinas são
empregadas quando a demanda média de vapor
para processo, extraído da turbina, é inferior à
Manutenção diária:
•
disponibilidade nas caldeiras. Neste caso, utilizase a alternativa de expandir o excedente de vapor
Inspecione e corrija todos os níveis de óleo
se necessário;
•
Verifique e
ajuste os mancais e a
até sua pressão de condensação, gerando mais
temperatura
do
potência. Este tipo de turbina também pode ser
conforme a necessidade;
óleo
de
lubrificação
usado quando os requisitos de geração de
•
Verifique a velocidade da turbina;
potência não podem ser atendidos apenas com o
•
Investigue mudanças nas condições de
volume de vapor requerido pelo processo. Como
exemplos de situações onde são utilizadas pode-
operação, nível de ruído ou vibrações;
•
se citar as industrias alimentícias, onde utilizam-se
No caso de haver paradas diárias, teste a
válvula de desengate pelo desengate
turbinas com uma extração (~2 atm), as fábricas
manual da turbina.
de celulose, que empregam turbinas com duas
extrações (~ 3 e 12 atm) e as plantas
petroquímicas, onde são adotadas turbinas com
Manutenção semanal:
•
duas ou três extrações.
Movimente a válvula de desengate através
do desengate manual de modo a prevenir
aderência de depósitos ou corrosão.
Uma outra classificação das turbinas a vapor é
feita de acordo com a forma de regulagem na
extração de vapor para uso térmico. Sob este
Manutenção mensal:
•
aspecto, a extração pode ser automática ou não
regulável. As turbinas a vapor com extração
automática,
ou
extrações
reguláveis,
variáveis de vapor sob pressão constante, em um
vazamentos
no
governador.
Substitua as partes gastas;
•
são
projetadas para permitir a retirada de quantidades
Verifique
Verifique
o
dispositivo
manual
de
velocidade excessiva da turbina;
•
Substitua, quando necessário, o óleo de
lubrificação de amostragem.
ou mais pontos de extração. Para as turbinas de
extração não regulável, não há controle da
pressão do vapor retirado, que varia em função da
carga.
Manutenção Anual:
•
Verifique todas as folgas e ajustes;
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 615 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
Remova e limpe o filtro de vapor. Caso
desengate com pressão de vapor nela. A maneira
esteja excessivamente sujo, limpe-o a
mais segura de reiniciar a turbina após um
cada 6 (seis) meses;
desengate é pelo fechamento da válvula de
Inspecione a válvula do governador e o
entrada do vapor antes de se reajustar a válvula
assento desta. Faça um polimento na
de desengate;
válvula caso haja sinais irregulares de
•
•
desgaste;
III. MANUTENÇÃO CORRETIVA
Limpe e verifique a válvula de desengate.
A seguir apresenta-se, para os problemas mais
Substitua as partes gastas e faço um
comumente encontrados, as prováveis causas e
polimento manual se necessário;
as ações corretivas que devem ser utilizadas para
Desmonte, limpe e inspecione o dispositivo
saná-los.
desengate por velocidade excessiva e as
uniões. Inspecione o pino de desengate e
•
verifique se está operacional;
•
•
mancais
desengate);
do
rotor;
substitua-os
se
•
Óleo
de
de
desengate
(Reajustar
lubrificação
a
não
não
válvula
está
de
satisfatório
Inspecione e limpe os reservatórios de
(Verificar se todos os mecanismos de
óleo
desengate e dispositivos de controle estão
dos
mancais
e
câmaras
de
operacionais e ajustá-los adequadamente);
Retire a carcaça da turbina e inspecione o
•
Válvula do governador presa na posição
eixo do rotor, os discos, as palhetas e os
de fechada (Inspecionar as conexões do
aros de reforço;
governador, a haste da válvula, gaxetas e
Inspecione
os
anéis
de
carbono
buchas.
e
Substitua
partes
gastas
ou
emperradas se necessário);
substitua-os se necessário;
•
válvula
reajustada
resfriamento;
•
A
Verifique se há desgaste nos munhões e
necessário;
•
A turbina não parte:
Remova o conjunto do rotor da carcaça e
•
Filtro Obstruído (Limpar);
inspecione as palhetas reversas e anel de
•
Pressão de Entrada do Vapor Inadequada
injetores;
(Verificar se todas as válvulas à montante
•
Verifique a operação da válvula sentinela;
da turbina estão abertas e sem água);
•
Ajuste
e
verifique
o
dispositivo
de
•
Emperramento mecânico da turbina ou da
desengate por excesso de velocidade
carga (Interromper o fluxo de vapor e abrir
quando a turbina for posta em operação.
os drenos na carcaça, rotacionar os eixos
manualmente e repará-lo se necessário).
De modo a prevenir condições de excesso de
velocidade e “fora de controle”, deve-se sempre
A turbina não desenvolve velocidade:
se assegurar de que a turbina a vapor esteja sob
a mesma carga antes de reajustar a válvula de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 616 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
•
•
Pressão de exaustão excessiva (Reduzir a
•
pressão para a de projeto. Verificar se
(Limpar e realizar o polimento do eixo,
todas as válvulas à jusante estão abertas);
recuperando-o se necessário).
Fluxo restrito de vapor para a turbina
(Verificar se todas as válvulas de entrada
Funcionamento
estão abertas. Checar o filtro de vapor e
desengate por velocidade excessiva:
mecanismo
Mecanismo mal-ajustado (Ajustar);
A carga excede a especificação da turbina
•
Mecanismo
de
defeituoso (Substituir as
partes desgastadas ou defeituosas);
•
Vibração
excessiva
ocasionando
ponto de projeto);
desengate desnecessário (Determinar a
Baixas pressão ou temperatura de entrada
causa da vibração e corrigir);
(Assegurar-se de que todas as válvulas de
•
do
•
válvulas manuais. Reduzir a carga para o
•
irregular
limpá-lo se necessário);
(Assegurar o posicionamento correto das
•
Eixo danificado sob os anéis de vedação
•
Alavanca manual de desengate corroída
entrada estejam abertas e que não haja
ou desgastada (Substituir as partes gastas.
água na linha do vapor);
Limpar e ajuste o trinco.);
Aderência nas uniões da válvula do
•
Aderência da válvula de desengate e
governador (Substituir as partes gastas ou
uniões (Substituir as uniões desgastadas.
coladas);
Fazer uma inspeção da haste da válvula e
Trajetória Insuficiente
da Válvula do
buchas).
Governador (Ajustar o curso adequado);
•
Palhetas e injetores de vapor (Lavar ou
•
substituí-las se necessário);
•
Temperatura Excessiva nos Mancais:
Mau-funcionamento do Governador (Fazer
de óleo para os mancais e verificar o nível
ajuste, reparo ou substituição).
de óleo no reservatório);
•
Vazamento excessivo na vedação:
•
Anéis
de
carvão
defeituosos
(Fazer
desgastados
a
substituição
Molas de vedação quebradas ou fracas
água
insuficiente
para
os
•
Resfriadores de mancal sujos (Limpar e
descarreguar os resfriadores);
•
Mancais desgastados (Substituí-los se
necessário).
Pressão excessiva na linha de vazamento
(Ajustar a pressão de vazamento);
•
de
da água de resfriamento);
ou
(Substituir o conjunto de vedação);
•
Fluxo
resfriadores do mancais (Regular o fluxo
necessária);
•
Lubrificação Insuficiente (Verificar o fluxo
Pressão excessiva na gaxeta de vedação
Água no óleo lubrificante
•
Vazamento
excessivo
nas
vedações
em turbinas de condensação (Reduzir a
(Estabelecer uma operação adequada da
pressão de vapor de vedação);
gaxeta de exaustão. Substituir os anéis de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 617 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
carvão. Verificar se há vazamentos no
resfriador de óleo);
Montagem irregular (Detectar sons de
fracionamento
e
fazer
os
reparos
necessários);
•
Desgaste excessivo ou incomum dos mancais:
•
Óleo de lubrificação insuficiente ou sujo
(Apertá-los ou substituir os defeituosos);
•
(Verificar os níveis e fluxos do óleo. Trocar
•
Parafusos de fixação soltos ou quebrados
Discos do rotor soltos (Fazer o reparo ou
o óleo e limpar os mancais);
substituição. Executar o rebalanceamento
Baixo nível de óleo. (Adicionar óleo.
do rotor).
Verificar se há ajuste correto do nível
constante do reservatório);
Desgaste excessivo do acoplamento:
•
Anéis de óleo defeituosos (Substituí-los);
•
Água no óleo (Proceder como descrito
•
desta (Fazer a lubrificação necessária);
•
anteriormente);
•
•
Lubrificação insuficiente ou inexistência
Expansão térmica imprópria (Recalcular a
Desalinhamento do eixo (Proceder ao
expansão térmica. Verificar o alinhamento
alinhamento);
com a tubulação quente);
•
Superfícies ásperas do coxim (Recupere
as superfícies).
Desalinhamento
do
eixo
devido
a
tubulações (Verificar os suspensores de
mola e juntas de expansão).
Vibração excessiva:
•
•
•
•
Desalinhamento (Realinhar e verificar os
IV. VIDA ÚTIL ECONÔMICA E TAXA DE
suspensores de mola);
DEPRECIAÇÃO
Folga excessiva nos mancais (Substituí-
Considerando os valores de vida média para
los);
turbinas, fornecida em número de horas de
Depósitos de partículas no rotor (Limpar e
operação, e em valores de disponibilidade média
fazer o rebalanceamento se necessário );
destes equipamentos, sugere-se uma vida útil
Rotor
avariado
(Fazer
o
reparo
e
econômica de 25 anos para os turbogeradores.
balanceamento necessário);
•
•
Anéis de carbono mal-encaixados ou
REFERÊNCIAS
quebrados (Seguir o procedimento de
[2]
break-in);
Handbook, Volume II – Steam Turbines / Power
Acoplamento danificado ou desgastado
Recovery Turbines, 1980.
Sawyer’s
Turbomachinery
Maintenance
(Reparar ou substituir o acoplamento.
Verificar se a lubrificação está apropriada);
•
Eixo do rotor empenado (Fazer o reparo ou
substituição. Executar o rebalanceamento
do rotor);
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 618 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Urbanização e Benfeitorias
RESUMO
Ao examinarmos nossas cidades, construídas
O presente trabalho aborda a urbanização e suas
sem observar conceitos mínimos de integração
benfeitorias existentes em uma central geradora,
com o meio ambiente local, pode-se notar, muitas
procurando
suas
vezes, que encostas de morro são simplesmente
características e especificidades técnicas. A
terraplanadas, sem um mínimo de critério técnico
fixação da vida útil de uma urbanização e de suas
e ambiental. Com estes estudos podemos fazer
benfeitorias está intimamente ligada a fatores e
um projeto urbanístico mais apurado e que
características técnicas de projeto, manutenção,
interfira menos no meio ambiente.
definir
sucintamente
uso, etc., sendo, portanto, bastante questionável.
Sendo assim, limitaremos a considerar esse
Para a comunidade, também há novos conceitos,
tempo em 5 anos, conforme exigência mínima
principalmente com relação às telecomunicações,
adotada pelo Código Civil Brasileiro.
segurança individual, etc. que têm interferido
muito na urbanização, levando a novas premissas
I. INTRODUÇÃO
e novos enfoques para arruamentos, benfeitorias,
O conceito moderno de urbanização só faz
tráfego e localização de setores vitais ao bem
sentido quando ela harmoniza com o ambiente,
estar do homem.
fazendo parte integrante da natureza.
II. ESPECIFICAÇÕES DE PROJETO
A princípio esse conceito parece utópico, mas se
Deve-se preliminarmente antes de se elaborar o
não
premissa,
projeto executivo de urbanização executar uma
chegaremos a decisões superficiais e estéreis.
série de observações no local em que ela será
Por exemplo, após um incêndio florestal no
implantada. Essas observações vão desde a
parque de Yellowstone nos Estados Unidos, os
topografia, passando pelos animais silvestres do
engenheiros florestais desse país observaram que
local,
eles fazem parte da história natural das florestas.
encadeamento biológico destas vidas e como elas
A razão é que após esses eventos, a floresta
se interagem com o meio ambiente.
levarmos
em
conta
esta
procurando-se
esquematizar
o
rapidamente se recupera, com as árvores jovens
tendo a oportunidade de crescer, pois as mais
Ao procurar uma gleba para construção de um
velhas haviam sido queimadas. Esta observação é
acampamento ou uma cidade é preferível escolher
oportuna para estudarmos como nós, homens,
um local de campina bem drenado e com
devemos exercer nossa filosofia de vida integrada
topografia pouco inclinada. Este local deve ser ao
à natureza.
norte ou ao sul das elevações ou serras da região
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 619 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
para melhor insolamento, não fazer parte de
As vias de ligação deverão ter preferivelmente
várzeas ribeirinhas e não ficar próximo a alguma
pistas duplas, com convergências em rotatória. A
depressão ou acidente natural mais notável.
largura de cada pista deverá ser de 7 metros, com
canteiro central de separação e passeio para
A
urbanização
deve
ser
preferivelmente
proteção de pedestres. Lateralmente os passeios
longitudinal e não radial, para que possíveis
terão largura de 2 metros e, a cada 100 metros,
ampliações da cidade não provoque interferências
deverá possuir faixa de travessia para pedestres.
de vias de circulação. Todas as matas, capões e
outras
ocorrências
da
flora
devem
ser
Os centros comerciais e de serviços deverão ser
preservadas o melhor possível, quer contornando
amplos, possibilitando fácil acesso tanto de
ou desviando-se delas. As residências devem ser
veículos, como de pessoas e serão localizados o
localizadas em vias de acesso único para ser
mais próximo possível dos centros residenciais,
evitado o tráfego radial e estarem num raio
com vias dimensionadas para o tráfego de
máximo de 500 metros de centro comercial. Os
veículos de abastecimento. A sinalização deverá
lotes residenciais devem ter uma área de no
merecer atenção especial, com leitura clara dos
mínimo 360m2, com frente mínima de 10m e
sinais e avisos, devendo ser postada de forma
topografia mais nivelada possível para não
que as tomadas de decisão por parte dos
encarecer a construção de casas.
motoristas sejam feitas a tempo.
As vias do setor residencial deverão ter inclinação
Os
longitudinal mínima, não servindo de escoamento
preferencialmente agrupamentos formando mini-
de excessos pluviométricos de encostas à
shoppings ou grupo de lojas, com circulação
montante. Sua largura de pista mínima deve ser
interna coberta, com vias de reabastecimento
de 7 metros, com pavimentação dimensionada
diferenciadas das vias destinadas ao público.
centros
comerciais
devem
ser
para suportar tráfego leve. A drenagem deve ser
executada elevando-se o eixo central no sentido
O
estacionamento
de
veículos
deve
ser
das laterais do arruamento, dotado de sarjetas
executado em pátios separados das vias públicas
laterais e bueiros de saída. O meio-fio servirá de
evitando congestioná-las.
demarcação da via de rolamento, separando-a
dos passeio de pedestres, o qual deverá ter
Por
questão
de
segurança
os
postos
de
largura mínima de 1,5m, livre, sem a interferência
combustíveis deverão estar afastados das vias
de árvores, sebes e outras plantas de porte. As
públicas, bem como, das áreas residenciais.
entradas dos automóveis nas residências deverão
ser executadas por rebaixamento do meio-fio e
As áreas de recreação devem estar localizadas,
devidamente sinalizadas.
se possível, próximo as áreas residenciais.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 620 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
As escolas e os centros de instruções devem ser
Dessa forma as condições climáticas podem ser
separados das vias de tráfego, com acesso
melhoradas ou suavizadas, adotando-se esses
independente, localizados próximos às áreas
procedimentos, aliados ainda a uma boa técnica
residenciais e sempre rodeados de áreas verdes.
arquitetônica nas edificações, chegando-se a um
resultado próximo do ideal.
A área industrial deve estar situada próxima ao
acampamento ou vilas residenciais, não devendo
A água para o consumo humano deve ser obtida
estar integradas a ela fisicamente. Esta referência
de fonte a mais limpa possível para que seu
serve para exemplificar que a localização da
tratamento, caso necessário, seja sempre feito
cidade deve ser preferivelmente nas proximidades
com custos reduzidos.
destas áreas e não dentro delas.
Se a localização da vila residencial for feita
Dependendo da região do Brasil, as condições
próxima às margens do lago artificial, deve-se
climáticas são bastante variadas e por este motivo
observar o nível máximo de suas águas para
a urbanização deve se integrar ao meio ambiente
então estabelecer a cota mínima da cidade. Se o
particular, tentando se adaptar.
lago for submetido a grandes variações de nível
d’água, o afastamento da vila residencial deverá
Com temperaturas altas, o sombreamento de
ser substancialmente aumentado, tendo em vista
grandes
suas
árvores
e
arvoredos
minimizam
o
margens
tornarem-se
enlameadas
desconforto, mas criteriosamente, se a umidade
oferecendo condições ideais para proliferação de
relativa do ar for elevada, estas árvores deverão
vetores.
ser mais espaçadas.
No litoral, a incidência de marés deve ser medida
Caso a temperatura média for baixa, e geralmente
tanto em relação a seus níveis quanto a
o é em regiões mais montanhosas, o plantio de
ocorrências anuais. O solo destas regiões é
árvores deve ser mais usado para conter ventos e
geralmente
não para promover o sombreamento.
arruamentos devem ser especialmente projetados
arenoso
e
as
edificações
e
para não sofrerem desgaste prematuro.
Em regiões litorâneas o vento oriundo do mar
contém elevado teor de sal. As grandes sebes de
III. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
árvores
A fixação da vida útil de uma urbanização e de
altas
podem
minimizar
esse
inconveniente.
suas
benfeitorias está intimamente ligada a
fatores e características técnicas de projeto,
As plantas que retém umidade, bem como, os
manutenção, uso, etc., sendo, portanto, bastante
espelhos de água ou pequenos lagos artificiais
questionável.
ajudarão a aumentar a baixa umidade relativa do
ar.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 621 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Sendo assim, limitaremos a considerar esse
tempo em 5 anos, conforme exigência mínima
adotada pelo Código Civil Brasileiro.
REFERÊNCIAS
[1] Diversos autores, Design of Small Dams,
United States Department of the Interior, 1987.
[2] Diversos autores, Safety Evaluation of Existing
Dams, United States Department of the Interior,
1987.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 622 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Veículos
RESUMO
inúmeras peças que compõem os diversos
Os veículos utilizados nas concessionárias variam
sistemas que fazem parte de um veículo.
desde os utilitários comuns para o deslocamento
A descrição apresentada dará ênfase para as
de pessoal até caminhonetes e caminhões usados
partes componentes principais e tipos mais
principalmente por equipes de manutenção e
empregados, como os motores universais a quatro
obras que necessitam transportar equipamentos e
tempos que usam como combustível a gasolina ou
cargas pesadas em geral. Para que os serviços de
o óleo diesel. Contudo, para maiores detalhes,
manutenção e obras possam ser executados sem
pode-se consultar a referência que traz um estudo
problemas, é necessário manter os veículos
completo acerca de outros componentes e tipos
sempre disponíveis e em boas condições de uso.
diferentes de motor, como os motores a dois
Por isso, a adoção de um programa de
tempos.
manutenção preventiva torna-se essencial para
assegurar uma maior disponibilidade dos veículos,
II. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
reduzindo inclusive os custos de consertos e troca
excessiva
de
peças.
Conseqüentemente,
II.1. MOTORES
consegue-se aumentar significativamente a vida
útil dos veículos, prolongando o seu tempo de uso
II.1.1. Princípio de Funcionamento
em boas condições. A vida útil econômica, de
O
acordo com a legislação vigente, pode ser
combustão interna repousa sobre dois princípios
estimada como sendo de 5 anos.
físico-químicos básicos:
funcionamento
•
Um veículo terrestre é designado como automóvel
transporta
propulsão
e
pode
qualquer
motor
de
A combustão ou queima de qualquer
material produz sempre calor;
I. INTRODUÇÃO
quando
de
sua
ser
própria
energia
conduzido
de
numa
determinada direção.
•
Quando um gás é aquecido ocorre uma
expansão
do
mesmo,
evidente.
Se
o
como
volume
parece
permanece
constante deve haver um aumento de
pressão que pode ser aplicado para
A complexidade na construção de um veículo
efetuar um trabalho.
envolve diferentes tecnologias empregadas nas
O pistão é uma das partes responsáveis pelo
movimento. O número de tempos que o pistão
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 623 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
leva para completar o ciclo varia segundo o tipo
O bloco do motor congrega: os cilindros no interior
de motor. O motor universal é chamado motor de
dos quais se encontra o pistão; as aberturas das
quatro tempos. Cada um dos tempos recebe um
válvulas; e quando arrefecidos a água, as abertura
nome:
para a passagem do fluxo de água.
•
•
Admissão, onde se verifica a entrada da
O Carter fica na base do motor e comporta o eixo
mistura ar-gasolina.
de comando de válvulas, a árvore de manivelas,
Compressão, onde se verifica a volta
os mancais e é provido de braçadeiras para fixar o
ascensional do pistão que comprime a
motor no chassis.
mistura gasosa fechando desta forma as
•
duas válvulas.
O cabeçote é o continente das câmaras de
Explosão, onde se verifica a expansão dos
combustão, das velas, e nos cilindros em I e F,
gases pela queima da mistura e uma
também das válvulas, além das passagens para o
pressão relativamente intensa é exercida
fluxo de água do sistema de arrefecimento.
sobre todas as paredes do cilindro.
•
Descarga ou explosão, quando o pistão
II.1.4. O Pistão
volta
inferior
O pistão deve suportar esforços muito elevados,
produzindo um abaixamento da pressão
devendo ser projetado para operar nas mais
interior do cilindro, o que força a abertura
diversas temperaturas e pressões.
para
o
ponto
morto
da válvula de exaustão.
Os pistões possuem ranhuras, em número de três
II.1.2. Elementos do Motor
ou quatro, onde são engastados anéis, cujas
Os motores podem ser classificados relativamente
funções são indicadas pelos próprios nomes e que
às válvulas, ao agrupamento dos cilindros e ao
são feitos de material menos duro que o do
método de arrefecimento.
cilindro de forma que tendam a desgastar-se pelo
atrito
Quanto à disposição das válvulas, os motores de
evitando
a
retificação
do
bloco
em
conseqüência de riscos e desgastes.
quatro tempos podem ser: cilindros em “L”, em “I”,
em “T” ou em “F”. Os cilindros podem ser
II.1.5. As Válvulas
os
Em cada cilindro existem usualmente duas
principais os seguintes: em linha, em “V”, em
válvulas – uma de admissão e outra de exaustão.
oposição horizontal e radiais.
Pela válvula de admissão entra o combustível,
agrupados
de
diferentes
modos
sendo
pela de exaustão escapam os gases queimados.
II.1.3. Bloco do Motor, Carter e Cabeçote
Estas
partes
constituem
a
parte
II.1.6. Árvore do Comando de Válvulas
predominantemente fixa do motor e servem de
A abertura das válvulas é feita pelo comando de
suporte para as partes móveis.
válvulas ou árvore de comando de válvulas, que
possui um ressalto para cada válvula que deve
operar e a abertura da válvula é determinada pela
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 624 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
dimensão deste ressalto em relação à dimensão-
feita de duas formas básicas: por compressão e
base do eixo. A transmissão do movimento é feita
centelhamento para os motores a gasolina ou
através de polias, correntes ou engrenagens, da
simplesmente por compressão no caso dos
árvore de manivelas até a árvore de manivelas até
motores a diesel.
a árvore de comando das válvulas.
As especificações básicas para o controle de
II.1.7. Distribuição
qualidade da gasolina devem ter em vista os
Como é evidente, o uso de vários cilindros em um
seguintes itens: volatilidade, custo operacional,
motor acarreta problemas de vibrações que
especificação do nível de enxofre, índice de
podem
oxidação, octanagem e aditivos. Para o óleo
ser
resolvidos
com
um
correto
balanceamento das forças postas em jogo.
diesel, é preciso que o combustível: tenha ignição
rápida e queima constante, porém também rápida;
Um motor é dito “balanceado” quando possui
possua qualidades lubrificantes para permitir o
equilíbrio
O
correto funcionamento das bombas e válvulas;
balanceamento mecânico oc orre quando o projeto
não possuir quantidade além da permissível de
prevê que as partes móveis sejam dispostas de
matérias estranhas; pequena viscosidade para
forma a fazer com que o movimento de umas
permitir uma vaporização eficiente.
de
potência
e
mecânico.
contrabalanceie o das outras, minimizando a
vibração. O equilíbrio de potência tem relação
II.2.2. Elementos do Sistema de Alimentação
direta com a distribuição do motor, isto é, a
Os elementos que compõem o sistema de
seqüência de explosões nos diferentes cilindros.
alimentação são:
•
II.2. SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO
conter o combustível.
•
II.2.1. Combustível
carburador.
•
maioria dos casos.
•
Filtro de gasolina: evita que impurezas
venham a misturar-se ao combustível.
obtida por um processo termodinâmico de queima.
Pode ser constituído por classes especiais
O combustível é formado por hidrocarbonetos
o oxigênio.
Medidor de Gasolina: indica a quantidade
de gasolina que há no tanque.
A energia necessária ao movimento do veículo é
voláteis (gasolina e óleo diesel) e o comburente é
Bomba de gasolina: sua função é retirar
gasolina do tanque e conduzi-la até o
Os motores a combustão interna têm como
combustível a gasolina ou o óleo diesel, na
Tanque de gasolina: recipiente destinado a
de telas metálicas ou ainda por camurça.
•
Filtro de ar: separa o pó e elimina as
partículas
mais
finas
que
ainda
permaneceram em suspensão. Os filtros
Para ocorrer a combustão, é preciso que seja
atingido um certo ponto crítico para que ocorra a
mais comuns são o tipo de banho de óleo
e o filtro de papel.
queima. Esta condução ao ponto crítico pode ser
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 625 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
•
Carburador: responsável pela mistura do
II.3.4. Silencioso
combustível com o ar nas proporções
A função do silencioso é precisamente reduzir a
convenientes para o tipo de operação a
pressão dos gases de forma a restringir o ruído da
que é submetido o motor. Os carburadores
expulsão dos gases a um mínimo.
são
divididos
em
seis
subsistemas:
sistema da cuba, sistema de marcha lenta,
II.4. SISTEMA DE ARREFECIMENTO
sistema de velocidade, sistema de alta
As explosões no interior dos cilindros provocam
velocidade,
temperaturas
sistema
da
bomba
de
elevadas
que
exigem
o
aceleração e sistema de abafamento –
estabelecimento de um resfriamento eficiente do
afogador.
de
motor para manter seu perfeito funcionamento.
gravitacional,
Usualmente o processo escolhido é o de
Os
carburadores
principais
são
o
tipos
concêntrico, duplo e quádruplo.
II.3. SISTEMA DE ADMISSÃO E ESCAPAMENTO
refrigeração por meio da água.
II.4.1. Refrigeração Direta ou a Ar
No caso do arrefecimento direto os cilindros
II.3.1. Coletores
possuem aletas pelas quais circula o ar e tem
Os coletores de admissão são tubulações que
como característica principal a simplicidade,
conduzem a mistura formada pelo carburador ou
menor peso do motor e maior rendimento por litro
carburadores para os cilindros.
de combustível empregado pelo fato do motor
trabalhar a maiores temperaturas e melhor
II.3.2 Supercompressores
lubrificação.
O supercompressor é um equipamento que tem
por finalidade aumentar o desempenho do veículo
II.4.2. Arrefecimento Indireto ou a Água
através do incremento de pressão do ar e do
Neste sistema a água circula pelos pontos
combustível no carburador, antes que a mistura
quentes do motor e é conduzida ao radiador onde
de ambos seja injetada no motor.
é resfriada pelo ar. O sistema compõe-se de:
camisas d´água, bomba d´água, radiadores,
II.3.3. Sistema de Escapamento
válvulas de passo duplo, ventilador ou hélice,
O sistema de escapamento coleta os gases
termostatos e tampa do radiador.
resultantes da queima da mistura combustível-ar
nos cilindros do motor e os transfere para a
II.5. SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO
atmosfera evitando ao máximo a perda de
A lubrificação consiste na inserção de uma
potência, ruído, vibração e transferência de calor
película de óleo entre as partes em contato de
para a carroceria.
modo a reduzir a um mínimo o atrito entre o eixo e
o furo.
O sistema compõe-se principalmente de: coletores
de exaustão, flange do tubo de escapamento, tubo
de escapamento, silencioso e tubo de descarga.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 626 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.5.1. Funções do Lubrificante
Um sistema de lubrificação possui ainda outros
Um lubrificante exerce quatro funções principais:
componentes importantes, como as bombas de
evitar o contato direto entre as partes metálicas
óleo que impelem os óleos através de dutos, as
móveis (lubrificar por capilaridade); reciclar e
válvulas de descarga que aliviam a pressão do
eliminar na medida do possível o calor no interior
óleo, os indicadores de nível de óleo, os filtros de
do
as
óleo e o sistema de ventilação do Carter que
impurezas resultantes do aquecimento e do atrito
arrasta para fora dele os vapores de água e
entre as partes móveis, bem como daquelas que
gasolina resultantes da infiltração que se verifica
tenham conseguido superar o sistema de filtragem
quando da queima da mistura nos cilindos.
motor
(refrigerar);
carregar
consigo
do ar e do próprio óleo. Pela sua capacidade de
formar películas, isto é, resistência ao derrame, é
II.6. ENGRENAGENS
utilizado para preencher os espaços (folgas)
As engrenagens têm como objetivo principal
indispensáveis entre os pistões, anéis e cilindros,
efetivar transformações de movimentos. Um
vedando a passagem dos gases para o cater.
movimento é alterado segundo sua direção ou
velocidade.
II.5.2. Classificação
As
engrenagens
promovem
principalmente a mudança de velocidades.
Os óleos são classificados de acordo com sua
viscosidade através de uma série numérica ou
De acordo com a aplicação, deve-se utilizar um
escala padronizada.
tipo
de
engrenagem
mais
adequada.
engrenagens
podem
II.5.3. Sistema de Lubrificação
engrenagens
planas
Existem dois sistemas distintos de lubrificação:
helicoidais, engrenagens espirais, engrenagens
•
Sistema de Lubrificação do motor: o óleo
de
circula a partir de um reservatório ou
engrenagem hipóide.
dupla
espiral,
classificadas
As
diretas,
engrenagens
como:
engrenagens
cônicas
e
Carter para as partes móveis do motor,
•
como pistões, anéis e cilindros, bielas, pino
II.7. SISTEMA DE EMBREAGEM
da biela, válvulas, etc. Este sistema pode
A embreagem tem como função específica
ser a pressão ou salpicamento, ou uma
conectar o motor ao sistema de transmissão e
combinação dos dois processos.
desconecta-lo segundo um comando mecânico de
Sistema de Lubrificação do Chassis: vários
pedal, permitindo que o motor gire sem provocar o
pontos requerem lubrificação num chassis
movimento do veículo. A embreagem funciona
de automóveis. Cada um destes pontos
ainda como elemento promovedor de saídas
exige uma lubrificação específica e ainda
suaves e engates de marcha mais fáceis e sem
não se conseguiu sintetizar um lubrificante
ruído. Os tipos mais comuns são as embreagens
que atenda a cada exigência das partes,
cônicas e as embreagens de disco duplo.
havendo portanto muitos tipos diferentes
de elementos de lubrificação.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 627 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
II.8. CÂMBIO
II.11. SUSPENSÃO
O movimento de um veículo tem uma etapa inicial
O sistema pode ser resumido nos pneumáticos,
de maior força exigida para vencer a inércia e
nos
depois uma outra etapa de desenvolvimento de
estabilizadoras. Pequenas irregularidades são
velocidade ou aceleração. Para que a velocidade
absorvidas pelos pneumáticos que graças aos
regime seja mantida para cada relação particular,
atritos normais de rodagem e a pequenos
deve-se trocar de marcha através do câmbio,
choques se aquecem e transmitem esse excesso
mudando com isso a relação de transmissão de
ao ar atmosférico. Quando as irregularidades se
potência.
tornam maiores, são absorvidas pelo sistema de
amortecedores,
nas
molas
e
barras
molas que tem importância fundamental no
II.9. DIREÇÃO
sistema. Os amortecedores entram em ação para
As rodas do veículo, assim como os pneus,
reduzir o número e a amplitude das vibrações do
básicos para qualquer projeto, são apoiadas sobre
molejo.
mangas ou pontas de eixo, ficando o eixo
propriamente dito fixado à estrutura principal do
II.12. FREIOS
carro ou chassis. A direção tem por objetivo
O princípio fundamental da frenagem é o atrito, a
alterar a angulação das rodas de modo a permitir
exemplo do que acontece no movimento. Um dos
que este possa realizar alterações de direção em
recursos
curvas e manobras. Uma direção deve ser suave,
velocidade de um automóvel é suprimir-se o
precisa, com folga reduzida. Um ponto importante
fornecimento extra de combustível, servindo-se da
que
ao
rotação forçada do motor que tende a cair em
alinhamento das rodas, que é feito para garantir
marcha lenta como conseqüência desta ação.
uma maior estabilidade.
Mas na verdade, nenhuma outra parte do
deve
ser
ressaltado
diz
respeito
utilizados
para
a
diminuição
da
automóvel, em termos de operação, é mais
II.10. EIXOS DIANTEIRO E TRASEIRO
Os
eixos
recebem
a
rotação
importante que os freios, que além de serem
do
motor
capazes
de
desacelerar
um
veículo
em
convenientemente reduzida e a transferem com
movimento até sua parada, devem ser capazes de
uma mudança de 90° para as rodas. A angulação
faze-lo no menor espaço possível. Dentre os
na transmissão para as rodas sofre uma redução
sistemas de freios existentes, pode-se destacar o
para um desempenho mais efetivo do carro
sistema de freios a tambor, cilindro mestre ou
através do emprego de coroa e pinhão de tipo
burrinho mestre, freio de mão e freio a disco.
helicoidal ou hipóide. Para que o movimento seja
executado com sucesso, são necessários alguns
II.13. RODAS E PNEUMÁTICOS
componentes a mais, como juntas, árvores de
A duração dos pneus, além do controle de
transmissão, sistema de coroa e pinhão e o
pressão e da forma em que são utilizados,
diferencial.
depende também do alinhamento de rodas,
regulagem do sistema de direção, suspensão e
freios. Os rolamentos da ponta de eixo também
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 628 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
desempenham um papel importante.O principal
centelha nas velas mediante transformação na
desgaste irregular deve-se ao mau alinhamento
bobina (ignição). Quando o motor circula em
de rodas, o que deve ser resolvido com a
marcha lenta, é preciso retirar energia elétrica do
verificação periódica da cambagem, castagem,
sistema, ou ainda, quando o veículo está parado,
convergência e divergência das rodas. As rodas
é preciso retirar energia do sistema para o
do veículo devem ser lubrificadas periodicamente
acionamento
do
motor,
necessidade
do
acumulador
o
que
explica
a
ou
bateria.
O
II.14. CHASSIS
alternador armazena energia n bateria que a
O chassis do automóvel é a armação metálica que
transmite
suporta todas as partes suspensas do veículo e
automóvel. Esta distribuição é feita da bateria ao
que é submetida a esforços intensos, devendo
motor de arranque e daí a todos os elementos
ser, portanto, a mais rígida possível. O motor é
através de uma ligação em paralelo com a bateria.
fixado ao chassis segundo suportes em três ou
Um único cabo isolado transporta a corrente do
quatro pontos. Cossinetes são empregados para
borne isolado da bateria, ao passo que as partes
evitar que a vibração produzida pelas partes
metálicas do motor e do chassis fazem o papel de
móveis seja transmitida à carroceria e aos
ligação ao terra da bateria.
para
os
elementos
elétricos
do
passageiros. Quanto mais fixamente preso o
motor, melhor deve ser o sistema em termos de
O sistema elétrico pode ser dividido em 5
elasticidade,
subsistemas, cada qual composto por diversas
para
absorver
os
esforços
e
vibrações produzidos pelo motor.
partes componentes:
•
Sistema de arranque;
II.15. SISTEMA DE IGNIÇÃO
•
Sistema de ignição;
O sistema de ignição tem como objetivo fornecer
•
Sistema de carga à bateria;
uma centelha, dentro do cilindro, ao aproximar-se
•
Sistema de iluminação;
o fim do curso de compressão, a fim de inflamar a
•
Sistemas auxiliares.
mistura ar-gasolina. O instante preciso em que
ocorre o centelhamento tem atuação importante
em termos da eficiência e desempenho do motor.
O sistema compreende a partida ou contato,
II.17. ACESSÓRIOS
Os acessórios de um veículo compreendem os
condicionadores de ar, o sistema de lanternas,
bobina de alta tensão, distribuidor, interruptor ou
farol de ré, luzes internas, indicadores de painel,
platinado, condensador, excêntrico, mecanismo
dentre outros que variam de modelo para modelo.
de avanço mecânico e a vácuo e velas.
Atualmente, a ignição eletrônica é outro sistema
muito utilizado.
II.16. SISTEMA ELÉTRICO
O sistema elétrico do motor tem como função
III. MANUTENÇÃO PREVENTIVA
A
manutenção
preventiva
tem
um
papel
importante para reduzir as paradas corretivas com
conseqüente
aumento
da
disponibilidade
e
redução dos custos de manutenção, prolongando
precípua acionar o motor de arranque, manter a
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 629 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
com isso a vida útil do veículo. A periodicidade
sobrenível. Em caso de falta acrescente-se
será determinada pela quilometragem do veículo.
água destilada.
•
Velas de ignição: devem ser retiradas e
A manutenção preventiva deve compreender pelo
limpas com ar comprimido, substituindo
menos os seguintes itens:
quando necessário.
•
Lubrificante: não se deve descuidar do
•
através de um calibre de lâminas. No caso
marca superior e a inferior. A viscosidade é
de desgaste excessivo, deve-se substituir
um item importante e se a lâmpada-vigia
ou retificar o tucho.
•
Distribuidor: limpar e numerar os bicos dos
acima do mínimo, deve-se trocar o fluido
cabos das velas. Averiguar estado da
de lubrificação com a máxima brevidade
tampa, escova e bicos dos cabos. Trocar
ou pelo menos deixar o motor esfriar antes
os itens avariados. Platinados devem ser
de prosseguir a jornada.
tratados com especial cuidado.
Filtro de ar do carburador: deve-se limpar o
•
Ponto de ignição: para que o motor fique
elemento filtrante e substituí-lo quando
realmente afinado é preciso que se ajuste
necessário.
o ponto de ignição com a maior precisão
Lubrificação do chassis: após lavagem, as
possível.
articulações
•
Válvulas no bloco: deve-se regular a folga
óleo do Carter: o nível deve estar entre a
começar a se acender, mesmo com o óleo
•
•
do
chassis
devem
ser
•
Carburador: após a retirada do filtro de ar,
lubrificadas. Quando providas de pinos
retira-se o carburador e procede-se à
devem
limpeza de seus componentes. Monta-se o
ser
lubrificadas
com
graxa
semifluida (graxa de chassis).
carburador
Rolamentos das rodas dianteiras: retira-
conservação das juntas. Se necessário,
los, limpa-los e engraxá-los com graxa
substituí-las.
observando
o
estado
de
específica para rolamentos.
•
Juntas universais (transmissão): quando
Outros ajustes e regulagens podem variar com o
possuem
tipo de motor usado e modelo do veículo,
orifícios
normalmente.
de
Quando
lubrificação
não
os
–
têm,
desmontá-las e reengraxá-las.
•
seguir
as
recomendações
do
fabricante.
Regulagem do motor: um ciclo pode ser
completado
•
devendo-se
numa
seqüência
lógica:
IV. MANUTENÇÃO CORRETIVA
bateria, velas, compressão nos cilindros,
Uma vez constatado o problema, devem ser
válvulas, distribuidor, platinados, ponto de
tomados os devidos procedimentos para a
ignição e carburador.
substituição da peça ou peças defeituosas,
Bateria: limpeza e aperto dos bornes.
fazendo
Empregar
necessários.
vaselina
ou
ainda
graxa.
as
devidas
regulagens
e
ajustes
Verificar se o eletrólito cobre as placas de
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 630 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
V. VIDA ÚTIL ECONÔMICA
De acordo com a legislação vigente, para fins de
depreciação, a vida útil econômica dos veículos é
definida como sendo de 5 anos. Portanto, a vida
útil econômica dos veículos pode ser estimada em
5 anos.
REFERÊNCIAS
[1] Pugliesi, M. “Manual completo do automóvel:
mecânica, especificações e manutenção”. São
Paulo, Hemus, 1976. Vol. 1 e 3.
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 631 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
TABELA COMPARATIVA
Evolução das Taxas de Depreciação do Setor Elétrico
Resolução ANEEL
Descrição dos Itens Patrimoniais ou Título das Unidades
N° 002 24/12/1999
de Cadastro
Estudo Vida Útil
Econômica
Nov./2000
Vida Útil
Taxa
Vida Útil
Taxa
(Anos)
(%)
(Anos)
(%)
25
4,0
35
2,9
30
3,3
20
5,0
20
5,0
25
4,0
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Resíduo
15
6,7
15
6,7
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Resíduo Nuclear
30
3,3
40
2,5
Balança para Veículos de Carga
22
4,5
30
3,3
Banco de Capacitores (Sistema de Distribuição)
15
6,7
15
6,7
Banco de Capacitores (Sistema de Transmissão)
20
5,0
20
5,0
Barragem e Adutora
50
2,0
100
1,0
Barramento
40
2,5
35
2,9
Caldeira
20
5,0
25
4,0
Câmara e Galeria
25
4,0
25
4,0
Canal de Descarga
25
4,0
40
2,5
Chaminé
25
4,0
20
5,0
Chave (Sistema de Distribuição)
15
6,7
15
6,7
Chave (Sistema de Transmissão)
30
3,3
30
3,3
Compensador de Reativos
30
3,3
30
3,3
Comporta
30
3,3
30
3,3
Computador e Periféricos
–
–
3
33,3
Condensador de Vapor
23
4,3
25
4,0
Conduto e Canaleta
25
4,0
25
4,0
Conduto Forçado
32
3,1
30
3,3
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Combustível
Líquido e Gasoso
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Combustível
Nuclear
Armazenagem, Manipulação, Transporte de Combustível
Sólido
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 632 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Resolução ANEEL
Descrição dos Itens Patrimoniais ou Título das Unidades
N° 002 24/12/1999
de Cadastro
Estudo Vida Útil
Econômica
Nov./2000
Vida Útil
Taxa
Vida Útil
Taxa
(Anos)
(%)
(Anos)
(%)
Condutor (Sistema de Distribuição)
20
5,0
20
5,0
Condutor (Sistema de Transmissão)
40
2,5
30
3,3
Controlador Programável
–
–
10
10,0
Conversor de Corrente
25
4,0
10
10,0
Conversor de Freqüência
25
4,0
25
4,0
Disjuntor
33
3,0
30
3,3
Edificação – Casa de Força – Produção Hidráulica
50
2,0
50
2,0
Edificações – Outras
25
4,0
30
3,3
Elevador e Teleférico
25
4,0
25
4,0
Equipamento Geral
10
10,0
10
10,0
Equipamentos da Tomada D’Água
27
3,7
30
3,3
Equipamentos do Ciclo Térmico
22
4,5
25
4,0
Estradas de Acesso
25
4,0
5
20,0
Estrutura (Poste, Torre) (Sistema de Distribuição)
25
4,0
25
4,0
Estrutura (Poste, Torre) (Sistema de Transmissão)
40
2,5
50
2,0
Estrutura da Tomada D’Água
25
4,0
50
2,0
Estrutura Suporte de Equipamento e de Barramento
40
2,5
50
2,0
Fibra Óptica
22
4,5
30
3,3
Gerador
30
3,3
30
3,3
Gerador de Vapor
30
3,3
25
4,0
Instalações de Recreação e Lazer
25
4,0
30
3,3
Luminária
13
7,7
15
6,7
Medidor
25
4,0
25
4,0
Motor de Combustão Interna
15
6,7
15
6,7
Painel, Mesa de Comando e Cubículo
33
3,0
30
3,3
Pára-Raios
22
4,5
20
5,0
Ponte Rolante, Guindaste ou Pórtico
30
3,3
30
3,3
Precipitador de Resíduos
20
5,0
15
6,7
Protetor de Rede
25
4,0
20
5,0
Reator (ou Resistor)
36
2,8
20
5,0
Reator Nuclear
30
3,3
40
2,5
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 633 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Resolução ANEEL
Descrição dos Itens Patrimoniais ou Título das Unidades
N° 002 24/12/1999
de Cadastro
Estudo Vida Útil
Econômica
Nov./2000
Vida Útil
Taxa
Vida Útil
Taxa
(Anos)
(%)
(Anos)
(%)
Rede Local de Computadores
–
–
5
20,0
Regulador de Tensão (Sistema de Distribuição)
21
4,8
21
4,8
Regulador de Tensão (Sistema de Transmissão)
28
3,5
25
4,0
Religador
23
4,3
23
4,3
Reservatório
50
2,0
100
1,0
Seccionalizador
40
2,5
40
2,5
Sistema Anti-Ruído
30
3,3
30
3,3
Sistema Auxiliar de Corrente Contínua
–
–
10
10,0
Sistema de Água de Circulação
21
4,9
20
5,0
Sistema de Alimentação de Energia
17
5,9
20
5,0
Sistema de Amostragem Primário
30
3,3
30
3,3
Sistema de Ar Comprimido
17
5,9
20
5,0
Sistema de Ar e Gases de Combustão
22
4,5
22
4,5
Sistema de Aterramento
40
2,5
40
2,5
Sistema de Comunicação e Proteção Carrier
20
5,0
20
5,0
Sistema de Comunicação Local
15
6,7
15
6,7
Sistema de Controle Químico e Volumétrico
30
3,3
40
2,5
Sistema de Dados Meteorológicos e Hidrológicos
12
8,3
10
10,0
Sistema de Exaustão, Ventilação e Ar Condicionado
20
5,0
15
6,7
25
4,0
30
3,3
Sistema de Proteção Contra Incêndio
25
4,0
30
3,3
Sistema de Pulverização do Envoltório de Contençã
30
3,3
30
3,3
Sistema de Radiocomunicação
14
7,1
20
5,0
Sistema de Refrigeração de Emergência do Núcleo do Reator
30
3,3
40
2,5
Sistema de Refrigeração do Reator
30
3,3
30
3,3
30
3,3
30
3,3
Sistema de Resfriamento de Equipamentos
25
4,0
20
5,0
Sistema de Serviços
25
4,0
25
4,0
Sistema de Lubrificação, de Óleo de Regulação e Óleo
Isolante
Sistema
de
Refrigeração
e
Purificação
do
Poço
de
Combustível Usado
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 634 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação
Resolução ANEEL
Descrição dos Itens Patrimoniais ou Título das Unidades
N° 002 24/12/1999
de Cadastro
Estudo Vida Útil
Econômica
Nov./2000
Vida Útil
Taxa
Vida Útil
Taxa
(Anos)
(%)
(Anos)
(%)
Sistema para Gaseificação de Carvão
15
6,7
15
6,7
Subestação SF6
50
2,0
35
2,9
Subestação Unitária
28
3,6
28
3,6
Suprimento e Tratamento D’Água
25
4,0
25
4,0
Transformador de Aterramento
50
2,0
50
2,0
Transformador de Distribuição
20
5,0
20
5,0
Transformador de Força
40
2,5
30
3,3
Transformador de Medida
33
3,0
30
3,3
Transformadores de Potencial Capacitivo e Indutivo
33
3,0
30
3,3
Transformador de Serviços Auxiliares
30
3,3
30
3,3
Turbina a Gás
20
5,0
20
5,0
Turbina Hidráulica
40
2,5
40
2,5
Turbogerador
25
4,0
25
4,0
Urbanização e Benfeitorias
25
4,0
5
20,0
Veículos
5
20,0
5
20,0
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica 635 Estudo de Vida Útil Econômica e Taxa de Depreciação