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UHE JIRAU E UNIDADES GERADORAS BULBO SINGULARIDADES E IMPLICAÇÕES

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BRENO BELLINATI DE CARVALHO
GUILHERME GORGA AZAMBUJA
LEANDRO LUIZ o. SILVA
VONEI CORDEIRO DE ANDRADE
UHE JIRAU E UNIDADES GERADORAS BULBO SINGULARIDADES E IMPLICAÇÕES
TUBARÃO/SC, BRASIL
2010
SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO	1
1.1	TEMA	1
1.2	PROBLEMA INVESTIGADO	2
2	OBJETIVOS	4
2.1	OBJETIVO GERAL	4
2.2	OBJETIVOS ESPECÍFICOS	4
3	METODOLOGIA	5
4	JUSTIFICATIVA	6
5	USINA HIDRELÉTRICA JIRAU	7
5.1	PLANEJAMENTO ANUAL DE MANUTENÇÃO	9
5.2	TEMPERATURA UHE JIRAU	10
5.3	PARADA DE EMERGÊNCIA DA UNIDADE GERADORA	11
5.4	INTERLIGAÇÃO UNIDADES GERADORAS E TRANSFORMADORES	13
5.5	CASA DE FORÇA 1 E CASA DE FORÇA 2 - DIFERENÇAS	15
5.5.1	DIMENSIONAMENTO DAS MÁQUINAS	16
5.5.2	SISTEMA DE REGULAÇÃO DE VELOCIDADE	19
5.5.3	SISTEMA DE FRENAGEM	20
5.5.4	SISTEMA DE RESFRIAMENTO GERADORES	25
5.6	FLUXO DE MADEIRAS NO RIO MADEIRA	28
6	UNIDADES GERADORAS BULBO	29
6.1	DIFERENÇAS ESTRUTURAIS	31
6.1.1	SUPORTES E FIXAÇÃO DA UNIDADE	32
6.1.2	ACESSOS À UNIDADE – INSPEÇÕES SEGURANÇA	35
6.2	REGULADOR DE VELOCIDADE E UNIDADE HIDRÁULICA	39
6.2.1	UNIDADE HIDRÁULICA	39
6.2.2	SISTEMA DE AR COMPRIMIDO DA REGULAÇÃO	40
6.2.3	ANEL DE REGULAÇÃO E LINKS (HIDRÁULICO E FLEXÃO)	40
6.2.4	ANEL DE REGULAÇÃO - LUBRIFICAÇÃO	44
6.2.5	SISTEMA DE FECHAMENTO DISTRIBUIDOR	45
6.2.6	CABEÇOTE KAPLAN E PISTÃO HIDRÁULICO	46
6.2.7	TANQUE AR/ÓLEO PRESSURIZADO DO ROTOR KAPLAN	48
6.2.8	TANQUE DE INFILTRAÇÃO DE ÓLEO	48
6.3	MANCAIS DA UNIDADE	49
6.3.1	MANCAL COMBINADO DO GERADOR	50
6.3.2	MANCAL GUIA DA TURBINA	51
6.3.3	SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO POR GRAVIDADE	52
6.3.4	INJEÇÃO DE ÓLEO PRESSURIZADO	55
6.4	GERADOR E SISTEMAS AUXILIARES	57
6.4.1	CARCAÇA E SISTEMA DE RESFRIAMENTO DO GERADOR	57
6.4.2	ARANHA DO ROTOR E FIXAÇÃO DOS PÓLOS	62
6.4.3	SISTEMA ANTI-INCÊNDIO	65
6.5	SISTEMA DE DRENAGEM BULBO	68
6.6	TUBO DE SUCÇÃO E JUNTA DESLIZANTE	69
7	CONCLUSÃO	72
8	REFERÊNCIAS	75
INTRODUÇÃO
TEMA
Atualmente, a expansão da matriz energética no Brasil encontra-se em acelerado desenvolvimento devido à alta demanda por energia no país. Uma vez que os recursos hídricos com altas quedas estão cada vez mais escassos, muitos dos novos Projetos de Usinas Hidrelétricas estão sendo desenvolvidos com Unidades Geradoras Bulbo de eixo horizontal, as quais possuem características hídricas de baixa queda.
O atual planejamento nacional de crescimento da oferta de energia prevê para o ano de 2012 o início de operação da Usina Hidrelétrica Jirau, cujo projeto contempla 46 Unidades Geradoras de 75MW utilizando-se da tecnologia Bulbo de eixo horizontal.
A utilização desta tecnologia em grande escala, como na Usina Hidrelétrica Jirau, necessita da ampliação de estudos em relação às suas particularidades, uma vez que possam apresentar impactos na Operação e Manutenção das Unidades quando comparadas aos procedimentos adotados nas Unidades Geradoras de eixo vertical.
A Usina Hidrelétrica Jirau, coordenada pelo grupo Energia Sustentável do Brasil – ESBR, encontra-se em fase de construção civil, aprovação dos projetos e fabricação de equipamentos eletromecânicos.
Com as maiores Unidades Geradoras Bulbo e maior Usina em potência instalada no mundo utilizando-se desta tecnologia, a Usina Hidrelétrica Jirau representa um grande desafio para a Engenharia no país, cuja larga experiência se desenvolveu em Unidades Francis e Kaplan ao longo dos anos.
PROBLEMA INVESTIGADO
Este trabalho propõe a partir do estudo dos Projetos Eletromecânicos da Usina Hidrelétrica Jirau uma análise comparativa entre as Unidades Geradoras Bulbo de eixo horizontal e as Unidades Geradoras Kaplan e Francis com eixo vertical. O estudo descreve singularidades existentes nos Sistemas Eletromecânicos das Unidades Geradoras Bulbo, as quais serão analisadas ressaltando possíveis impactos no processo de Manutenção e Operação, destacando-se:
Estrutura e Dimensionamento.
Suportes e Fixação da Unidade.
Inspeção Gerador e Turbina.
Segurança.
Regulador de velocidade e Unidade Hidráulica.
Anel de Regulação – links hidráulicos.
Anel de Regulação – Lubrificação.
Sistema de fechamento do Distribuidor.
Cabeçote Kaplan e pistão hidráulico.
Mancais da Unidade.
Mancal Combinado do Gerador.
Mancal Guia da Turbina.
Sistema de lubrificação por gravidade.
Injeção de óleo pressurizado.
Gerador e Sistemas Auxiliares
Aranha do Rotor e fixação dos Pólos.
Sistema de Resfriamento do Gerador.
Sistema Anti-Incêndio.
Coletores de pó de escova e pó de freio.
Sistema de Drenagem Bulbo.
Tubo de Sucção.
Da mesma forma, o estudo da Usina Hidrelétrica Jirau permite analisar algumas concepções particulares deste empreendimento, conforme apresentado abaixo, as quais as equipes de Operação e Manutenção da Usina deverão estar integradas a fim de implantar e controlar procedimentos adequados que maximizem a confiabilidade e disponibilidade da Planta. 
Planejamento Anual de Manutenção.
Temperatura UHE Jirau.
Parada de Emergência das Unidades Geradoras.
Interligação Unidades Geradoras e Transformadores.
Casa de Força 1 e Casa de Força 2 – Diferenças
Dimensionamento das Máquinas.
Sistema de Regulação de Velocidade.
Sistema de Frenagem.
Sistema de Resfriamento Geradores.
Fluxo de madeiras no Rio Madeira.
Através da análise dos Sistemas Eletromecânicos da Unidade Geradora Bulbo e particularidades da Usina Hidrelétrica Jirau objetiva-se fornecer informações à Engenharia de Operação e Manutenção, de forma a fomentar discussões e análises particulares das Unidades de eixo vertical e da Usina como um todo.
OBJETIVOS
OBJETIVO GERAL
A pesquisa tem por objetivo investigar os novos desafios de Operação e Manutenção, os quais a Usina Hidrelétrica Jirau com 46 Unidades Geradoras tipo Bulbo de eixo horizontal estará sujeita após o início de sua operação, previsto para o primeiro semestre de 2012.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Os objetivos específicos da análise do Projeto da Usina Hidrelétrica Jirau, destacando-se análise de singularidades da Planta e das Unidades Geradoras Bulbo são:
Desenvolver conhecimento sobre a UHE Jirau e Unidades Geradoras Bulbo.
Analisar criticamente os Sistemas Eletromecânicos das Unidades Geradoras Bulbo da UHE Jirau.
Analisar diferenças entre Unidades Geradoras de Eixo Vertical e Unidades Geradoras de Eixo Horizontal.
Indicar aspectos críticos sobre segurança, operação e manutenção nas Unidades Geradoras Bulbo.
Fomentar discussões na Engenharia de Operação e Manutenção de Usinas Hidrelétricas.
METODOLOGIA
O trabalho realizado foi desenvolvido a partir da análise da documentação do Projeto da Usina Hidrelétrica Jirau, focando-se na documentação dos equipamentos eletromecânicos da Casa de Força n˚2 elaborados pela empresa Dong Fang Electric Company.
Para o aprimoramento do trabalho foram realizadas entrevistas com os Coordenadores Técnicos do Projeto Elétrico e Projeto Mecânico da Leme Engenharia. Da mesma forma, foi desenvolvida entrevista com o Coordenador Geral de Inspeções do fornecimento da empresa Dong Fang Electric.
Além da experiência dos autores desenvolvida nas Usinas Hidráulicas Cana Brava, São Salvador, Itá, Machadinho e Passo Fundo, as quais possuem Unidades de eixo vertical, foi realizado uma visita Técnica às Usinas Hidrelétricas Hong Yanzi e Xi Zhen, as quais possuem Unidades Bulbo de eixo horizontal, localizadas na cidade de Nan Chong na China.
JUSTIFICATIVA
A Usina hidrelétrica Jirau, com as maiores Unidades Geradoras Bulbo e maior Usina em potência instalada no mundo utilizando-se desta tecnologia, representa um grande desafio para a Engenharia no Brasil, cuja larga experiência se desenvolveu em Unidades Francis e Kaplan ao longo dos anos.
A crescente utilização de Unidades Geradoras Bulbo em larga escala demanda a ampliação de estudos em relação às suas particularidades, uma vez que podem surgir desafios diferenciados na Operação e Manutenção das Unidades quando comparados aos procedimentos adotados nas Unidades Geradoras de eixo vertical.
Desta forma, o trabalho

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