Bancada para medição de fenômeno hidráulico
durante a operação de um grupo gerador como
síncrono
Carlos Barreira MARTINEZ
Leonardo A. B. TORRES
Luís A. AGUIRRE
Viviane P. F. MAGALHÃES
Introdução
• Operação de máquinas hidráulicas como
compensadores síncronos
FUNÇÃO: injetar reativo na rede e estabilizar o sistema
VANTAGENS:
• Correção do fator de potência;
• Possibilita que a máquina opere a vazio,rodando como um motor ou
gerador superexcitado;
• Mantêm a máquina "rodando" e pronta para entrar em carga a partir de
um aumento de demanda, reduzindo tempo de inoperância;
• Para rodar a máquina como motor injeta-se ar na cavidade (rodar a
vazio=economia de energia).
Introdução
• Operação de máquinas hidráulicas como
compensadores síncronos
DESVANTAGENS:
• Procedimento de expulsão da bolha ar injetada na cavidade da turbina
durante a partida da máquina pode causar danos à ictiofauna local.
Possíveis danos:
•Exoftalmia
•Hemorragias
•Choques mecânicos
•Perda de direcionamento e
conseqüente susceptibilidade à
predadores
Motivações para o trabalho
•Falta de conhecimentos específicos a cerca
de fenômenos hidráulicos decorrentes de
procedimentos de partida de máquinas
hidráulicas;
•Dificuldade inerentes à realização de testes
em protótipo ( tubo de sucção e canal de
restituição);
•Impactos significativos sobre a biota local
decorrente da operação da máquina como
compensador síncrono.
Objetivos
•Montagem de bancada de teste que permita
a observação em laboratório do fenômeno
físico que ocorre durante a operação de um
grupo gerador como síncrono;
•Mapear os níveis de pressão e visualizar o
fenômeno;
•Identificar possíveis manobras operativas
que poderão ser reproduzidas e analizadas
a partir dos testes em bancada.
Bancada de testes
Componentes do modelo da turbina Francis
Bancada de testes
Dados de projeto do modelo da turbina Francis
Queda 11 m
Vazão 0,0260 m3/s
Potência 3 HP
Velocidade 174 rpm
especifica
Curvas de potência da turbina Francis em função da velocidade
angular, em diferentes aberturas das pás. As curvas de nível
representam o rendimento da máquina em porcentagem
Bancada de testes
Montagem do Tubo de sucção
Esquema gráfico da configuração de montagem do
sistema de medição de pressão
Sensores piezoresistivos
Localização dos
nove pontos de
tomada
Injeção
de ar
Metodologia dos testes
Procedimentos básicos
• Impõem-se uma rotação na turbina de 1700 rpm;
• Mantém-se a pressão na entrada (manômetro tipo
Bourdon) em 3kgf/cm2;
• Fechar a válvula esférica à montante da turbina;
• Injeta-se ar na carcaça da máquina;
• Dispara-se o sistema de aquisição de dados.
• Realiza-se abertura da válvula de forma lenta ou
rápida
Aquisição de dados
•Foi montada uma placa de
aquisição de dados conectada
aos nove sensores de pressão
•A captura dos sinais da placa
de aquisição é realizada através
de um micro computador
equipado com um programa
específico que permite uma
amostragem em tempo real
maior do fenômeno estudado
•Adotou-se uma ampla faixa
de freqüência de aquisição de
forma a se obter resultados
que indiquem a freqüência de
resposta dos transitórios
Resultados esperados
MAPEAR a variação da pressão no tubo de
sucção durante a entrada em carga
operando como síncrono
( principalmente quando a máquina opera como motor)
CONFRONTAR com as capacidades de
resistência a pressões e sub-pressões
de peixes nativos com o intuito de
fornecer subsídios para a avaliação dos
reais efeitos da operação do síncrono
sobre a ictiofauna local
CONCLUSÕES
A bancada possui um conjunto de sensores e um sistema de aquisição
de dados que permite o monitoramento da vazão, pressão de entrada, e
do perfil de pressões no tubo de sucção de um modelo de turbina
hidráulica.
A partir de um protocolo de ensaios pode-se acompanhar os fenômenos
hidráulicos decorrentes da operação desse grupo gerador operando sob
a condição de grupo síncrono.
Os resultados serão utilizados para se compreender qual a variação da
pressão no tubo de sucção de uma máquina hidráulica durante a entrada
em carga de um sistema operando como síncrono, principalmente
quando a máquina opera como motor.
Devido ao fato do equipamento ser de pequeno porte e
robusto pode-se visualizar duas situações quais sejam:
•A máquina como motor "batendo água" (situação
incomum);
•Operando a vazio como costumeiramente, injetandose ar na cavidade da máquina (com um menor
consumo de energia).
Os resultados obtidos quando confrontados com as
capacidades de resistência a pressões e sub-pressões
de peixes nativos irão fornecer subsídios para a
avaliação dos reais efeitos da operação de grupos
operando como síncrono sobre a ictiofauna local.
Agradecimentos