Monitoramento da cavitação em turbinas hidráulicas Francis operando em condições de escassez hídrica utilizando análise de vibração.

Abstract

A necessidade de atendimento à demanda crescente de energia impõe que as usinas operem em seus limites máximos ou até mesmo em sobrecarga. Associando esta questão operacional a recente escassez hídrica, com a queda significativa dos níveis dos reservatórios, muitas usinas passaram a operar suas máquinas com algum nível de cavitação. Esse fenômeno impacta fortemente nos custos operacionais das usinas hidrelétricas, uma vez que reduz o desempenho e provoca a indisponibilidade das turbinas hidráulicas para eventuais reparos. Apesar da cavitação não atingir todas as usinas, os efeitos prejudiciais podem ser tão graves que o controle e monitoramento desse fenômeno é uma questão primordial para a confiabilidade do sistema. Isso remete à detecção e a correta correlação com as condições operacionais impostas pelo Operador Nacional do Sistema (ONS). Os métodos de análise de vibração possuem uma boa fundamentação teórica para realização do diagnóstico de cavitação em turbinas hidráulicas. Este trabalho propõe uma análise multidimensional da cavitação levando em consideração condições parciais de operação e espectro de vibração em um protótipo de turbina Francis instalado no Laboratório Hidromecânico de Pequenas Centrais Hidrelétricas (LHPCH). Trata-se de uma análise integrada multidimensional em três domínios – análise de sinais induzidos (análise de vibração), nível de configuração da máquina (altura líquida de queda e abertura do distribuidor) e condições operacionais (vazão e pressão) que permitirá definir a assinatura da vibração associada à cavitação, bem como definir um protocolo de manutenção preditiva para esse tipo de ocorrência em centrais hidrelétricas.