O QUE É UMA HIDROELÉTRICA?
Usinas hidrelétricas são normalmente de propriedade do governo ou de grandes corporações privadas. São encarregadas de converter a energia cinética da queda d’água em eletricidade para abastecer nossas casas e cidades. Como o método de energia sustentável mais utilizado no mundo, a energia hidrelétrica é responsável por 17% da geração global de eletricidade. Com aproximadamente dois terços do potencial economicamente viável ainda a ser desenvolvido, a oportunidade para o crescimento hidrelétrico sustentável é substancial (fonte).
Os principais componentes de uma usina hidroelétrica são:
- Barragem: Usado para controlar o fluxo e manipular os níveis de água para criar uma queda d’água.
- Turbina: Um sistema rotativo controlado pelo fluxo de água passando por suas pás. Da mesma forma que um moinho de vento reage ao vento, quanto mais água cai através de uma turbina, mais energia mecânica é criada.
- Gerador: Conectado à turbina, o gerador é usado para converter a energia mecânica em eletricidade utilizável.
- Linhas de Transmissão: Linhas de energia usadas para transportar a eletricidade para as áreas desejadas.
ÁREAS DE INTERESSE EM UMA INSPEÇÃO DE BARRAGEM
As usinas hidrelétricas podem variar drasticamente em tamanho, desde sistemas minúsculos para abastecimento de uma única casa até barragens monstruosas para abastecer cidades como a Represa Hoover em Nevada, EUA. Como não existe um marco regulatório específico, cada barragem/proprietário tem suas próprias diretrizes baseadas na expectativa de vida útil do bem e em vistorias prévias. Estruturas maiores exigirão inspeções mais aprofundadas e manutenção regular devido à gravidade de uma falha do sistema; no entanto, a maioria das usinas desejará inspecionar principalmente esses ativos:
Reservatório
Um reservatório é onde a água é retida antes de entrar na usina hidrelétrica para geração de eletricidade. A barragem permite a ampliação de um lago natural, ou ajuda na criação de um lago artificial. Os reservatórios devem ser inspecionados rotineiramente quanto à integridade geral da estrutura, verificando se não há vazamentos e também investigando as condições dos equipamentos sob a água, como tubos, escadas e válvulas. O leito do lago também pode ser inspecionado para monitorar os níveis de sedimentos e garantir a qualidade geral da água.
Barreiras para detritos
Objetos como pedaços de arvores e lixo podem entrar em reservatórios ao redor das bordas de uma barragem. Estruturas como barreiras de detritos estão no local para “pegar” esses objetos antes que cheguem à entrada. As barreiras para detritos coletam objetos de tamanho moderado a grande que estão fluindo pelo rio. Se não forem removidos, esses detritos podem se acumular nas barreiras e causar bloqueio do fluxo. Pesquisas regulares permitem que pequenos bloqueios sejam detectados e limpos para evitar transbordamentos.
Confira como é feita uma inspeção de barragem:
Portão de controle e admissão de água
As estruturas de captação são usadas para coletar e direcionar a água do reservatório para as turbinas. Para entrar no sistema de geração, a água deve passar por uma comporta. As comportas de controle evitam que qualquer objeto que tenha passado pelas barreiras de detritos entre e cause danos à turbina. Tanto a estrutura de entrada quanto a comporta de controle precisam ser inspecionadas regularmente quanto a bloqueios (que podem reduzir o fluxo e a geração de energia elétrica) e quanto à sua condição geral.
Turbinas
Indiscutivelmente o ativo subaquático mais importante em uma usina hidrelétrica, as turbinas são responsáveis pela geração inicial de energia. Qualquer dano às pás pode ter impactos negativos na produção elétrica. Esse dano pode ser causado por objetos soltos, erosão ou cavitação (pequenas cavidades cheias de vapor). A inspeção e manutenção de rotina são o ponto chave para evitar falhas no sistema.
Comportas
Comportas são tubos longos ou grandes canais que transportam água da estrutura principal de captação até a saída ou descarga da barragem. Se a comporta tiver um bloqueio ou falha, a barragem pode ficar retida. Isso pode reduzir a eficiência geral e pode ter impactos ambientais do transbordamento resultante.
POR QUE É IMPORTANTE INSPECIONAR USINAS HIDROELÉTRICAS?
A inspeção de barragens hidrelétricas e usinas hidrelétricas é essencial para a prevenção de falhas e produção eficiente de energia. Ao manter um conhecimento atualizado das condições de ativos e infraestruturas submersas, governos ou organizações privadas podem efetivamente programar a manutenção para evitar catástrofes.
A previsão bem-sucedida otimiza os gastos e permite que os orçamentos sejam alocados em projetos relacionados ao crescimento. De acordo com a Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA), a capacidade hidrelétrica do mundo deve crescer 60% até 2050 para atender aos critérios de mitigação das mudanças climáticas, tornando planos de crescimento vitais para a indústria hidrelétrica (fonte).
Danos e bloqueios nem sempre podem levar a erros críticos, no entanto, em muitos casos, pequenas imperfeições podem levar a uma produção ineficiente. Depois de uma entrevista recente, Jon Thomas, da Eugene Water and Electrical Board (EWEB), afirmou que sua equipe usou inspeções com ROVs para identificar o acúmulo de detritos e objetos nas barreiras de detritos. Isso permitiu que eles otimizassem o uso de mergulhadores para limpar as obstruções, garantindo o fluxo de água adequado.
Em outra ocasião, Thomas e sua equipe notaram que os stoplogs não conseguiam criar uma vedação eficiente, deixando os operários incapazes de controlar a água conforme necessário. Após a inspeção, eles puderam ver que os detritos que impediam a capacidade de vedação foram rapidamente localizados e removidos, permitindo que a equipe continuasse com o mínimo de tempo de inatividade.
VANTAGENS DO USO DE ROVS EM INSPEÇÕES DE USINAS HIDROELÉTRICAS
Acesso a locais confinados e perigosos
A operação sendo feita da superfície e o design compacto e robusto dos ROVs permite que eles naveguem por espaços confinados sem colocar nenhum ser humano em risco. Em alguns casos, os ROVs podem realmente ser equipados com complementos modulares para concluir tarefas menores, porém projetos maiores podem exigir intervenção humana. Embora a entrada na água nem sempre possa ser evitada, gerar uma compreensão visual clara da tarefa antes da intervenção com mergulhadores limita drasticamente o tempo necessário debaixo d’água.
Planejamento aprimorado das inspeções
Se a inspeção ou manutenção exigir que humanos entrem na água, um ROV é uma ferramenta eficaz para planejar rotas de mergulho ou realizar verificações pré-mergulho. Ter um ROV examinando a área em busca de perigos potenciais, identificando o alvo ou até mesmo se agarrando a um objeto para fornecer uma rota para o mergulhador, aumentam a chance de uma missão tranquila. Como alternativa, um ROV também pode ser operado ao lado de um mergulhador para monitorar seu status, como um método de comunicação com a equipe de superfície.
Mantenha as operações hidrelétricas em funcionamento
Sem nenhuma preocupação de segurança relacionada aos mergulhadores, as operações geralmente podem continuar normalmente durante uma inspeção com ROV. A remoção desse tempo de inatividade operacional garante um fluxo contínuo de produção de energia para uma planta mais eficiente.
Imagens de alta qualidade
Os ROVs são equipados com câmeras de alta definição e uma poderosa iluminação LED para produzir imagens nítidas. Sua transmissão ao vivo pode ser gravada diretamente em cartões SD ou discos rígidos externos para uso posterior. Isso é especialmente útil para análises de longo prazo para monitorar a progressão de possíveis problemas ou para o inspetor fornecer as imagens da inspeção aos clientes.
ESTUDO DE CASO: INSPEÇÃO DE HIDRELÉTRICA COM ROV SUBAQUÁTICO
Uma empresa com vasta experiência na indústria hidrelétrica é a GENIFAB. Esta empresa de engenharia é especializada na área de dispositivos mecânicos pesados, como mecânica de pontes móveis e mecanismos de docas de carregamento de balsas, entre outros sistemas. Eles desenvolveram mais de cem protótipos diferentes construídos para atender às instalações de barragens canadenses, como a Hydro Quebec.
Objetivo da missão
Em 2007, a GENIFAB teve um aumento em sua demanda para trabalhos de inspeção. Até aquele momento, eles geralmente trabalhavam como engenheiros de projeto, trabalhando em conjunto com mergulhadores para fornecer serviços de inspeção. Os pedidos de auxílio à inspeções aconteciam geralmente após grandes falhas mecânicas ou rompimento de comporta em uma das hidrelétricas. Donald Dupont, da GENIFAB, disse: “O custo dos mergulhadores era proibitivo para realizar inspeções preliminares ou preventivas, também era difícil coordenar com seus cronogramas”. Como resultado, a GENIFAB precisava inovar para crescer.
Equipamento usado – DTG3
Dupont procurou por soluções em potencial e encontrou a Deep Trekker. Ele optou por comprar um ROV DTG3 e realizar as inspeções por conta própria. O DTG3 da Deep Trekker é o ROV mais compacto e acessível de sua linha. Este ROV de classe micro pesa menos de 9 quilos e todo o sistema é alocado em um único estojo de viagem. Capaz de estar pronto para operar em minutos e combater correntes de até dois nós, este veículo era perfeito para as necessidades do GENIFAB.
Isso não apenas possibilitou todas as inspeções sem o alto custo das equipes de mergulho, mas também permitiu que realizassem algumas inspeções enquanto mantinham partes das plantas em funcionamento. “Por exemplo, podemos inspecionar um tubo de sucção enquanto os outros estão operando”, comentou Dupont. O risco para um único ROV é muito menor do que o risco para uma vida humana, aumentando o nível de conforto não apenas da GENIFAB, mas também do cliente proprietário da usina.
Resumo da Missão
Além da natureza perigosa das inspeções com mergulhadores, o custo dos mergulhadores pode ser proibitivo. O custo de tais serviços arriscados e especializados tem um alto valor, além do tempo necessário para os extensos preparativos e agendamento do mergulhador, bem como as instalações de suporte necessárias para os mergulhadores. Para atender às preocupações com custos inescaláveis do mergulhador, a GENIFAB olhou para os ROVs como uma solução robótica econômica.
A escolha do DTG3 da Deep Trekker permitiu que eles realizassem inspeções de forma rápida e fácil, sem qualquer contratação externa. Sem os perigos associados às inspeções visuais tradicionais, certas tarefas subaquáticas agora podem ser executadas sem qualquer tempo de inatividade para a planta.
Um benefício imprevisto para o GENIFAB foi a capacidade de se envolver desde o início em projetos de restauração. Realizando as inspeções internamente, eles conquistaram a confiança de sua clientela e se diferenciaram dos concorrentes. “Oferecer inspeções subaquáticas está expandindo o campo de trabalho de nossa empresa”, disse Dupont. “Somos capazes de oferecer uma solução técnica completa para os proprietários de barragens, não apenas a parte do projeto mecânico, mas também todo o projeto estrutural do vertedouro”.
Se precisar de ajuda para encontrar a tecnologia certa para suas missões, entre em contato com nossa equipe de especialistas em robótica para encontrar a opção certa para suas aplicações e orçamento.
