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Avaliação hidrodinâmica e térmica de alternativas

tecnológicas para mitigação de incrustações em trocadores de calor de

hidrogeradores

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José Rodrigo da Costa Azevedo Neto

Prof. Maurício Nogueira Frota Sergio L. Braga Epifânio Mamani Juan José Milon Jaime Mamani

Equipe

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Usina de Fontes Nova

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Sistema de adução Usina Fontes Nova

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Reservatório de Lajes

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Necessidade do projeto

• Redução do número de paradas anuais dos Geradores da Usina Fontes Nova para limpeza dos Resfriadores de Ar

Maior Disponibilidade

do Gerador ao Sistema

Redução dos custos

de manutenção

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Depósitos sólidos nos Resfriadores de Ar

do Gerador

O problema.

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Incrustações

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Alternativa tecnológica para avaliação de aplicabilidade

Proposta do Hidroflow - Incrustação zero? Eficiência ?

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Foto 9: colônias de cianobactérias e algas clorofíceas e detrito amorfo

Foto 10: Filamentos de cianobactérias

Análises biológicas do biofounlingUNIRIO (Grupo de Pesquisa da Prof. Dra. Christina Castelo Branco)

Material analisado

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Facilidade de acesso e intervenção

Que equipamento analisar?

Resfriadores de óleo dos Mancais

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SP: Sensor de pressãoST: Sensor de temperaturaCT: Conversor de temperatura

Projeto (Monitorar Pressões, Temperaturas, vazão de água)

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Sistema de medição desenvolvido

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Fabricação dos bocais ASME

Medição de vazão

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Bocal ASME (padrão) montado c/sensores

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Sistema de sensores montados

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02

2

zseg

V

D

Lfz

g

PP AB

2

)(

2

22 V

D

Lf

V

D

LfPP AB

A

mVG

G

D

LfP

2

2

cteDA

Lf

m

P

22 2

Escoamento Turbulento

Fundamentos do escoamento em dutos

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A

mVG

G

D

LfP

2

2

Fundamentos da Dinâmica de Fluidos: Queda de pressão em dutos

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molhadaH

H A

VolD

G

D

LfP

4

2

2

HDG

Re

HDA

Lf

m

P22 2

O número de Reynolds é maior que 1000 (escoamento turbulento), então f =cte

Queda de pressão em Trocadores de Calor tipo Placas

1.

2.

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Reynolds > 1000 (escoamento turbulento), então f =cte

HDA

Lf

m

P22 2

Efetividade de trocadores

de calor (placas verticais)

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Instalação do HydroFLOW

Modelo P-160, 85 cm de altura e 6 kg Ф: 160 a 200 mm; Corrente alternada (32 a 92 mA) 90 a 260 VAC/47-63 Hz

Junção de sais bi-polares da água, os íons dos depósitos e resíduos são polarizados pelo efeito do campo elétrico alternado induzido.

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Comparativo 1

Experimentos realizados : 3

79 dias

operação com hydroFLOW

19 fev a 08 mai

operação sem hydroFLOW

10 mai a 11 ago

Dias de teste

Experimento # 3operação com

hydroFLOW23 set a 10 nov até 22 dez

94 dias

Experimento # 2Experimento # 1

91 dias

Comparativo 1

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79 dias

operação com hydroFLOW

19 fev a 08 mai

operação sem hydroFLOW

10 mai a 11 ago

Dias de teste

Experimento # 3operação com

hydroFLOW23 set a 10 nov até 22 dez

94 dias

Experimento # 2Experimento # 1

91 dias

Comparativo 2

Comparativo 2

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Manutenção prévia

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Efeito do biofouling

no sistema de medição

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Comparativo 1: Hydroflow instalado em

tubulação secundária

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Hydroflow desligado

Hydroflow ligado

Comparativo de variação da Vazão mássica

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Hydroflow desligado

Hydroflow ligado

Comparativo de variação de pressão/vazão²

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Hydroflow desligado

Hydroflow ligado

Comparativo de variação de Efetividades

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Comparativo 2: Hidroflow no tubo de alimentação

principal

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Comparativo de variação de Vazão mássica

B – Hydroflow desligado

B – Hydroflow ligado

A – Hydroflow desligado

A – Hydroflow ligado

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Comparativo de variação de Pressão/vazão²

B – Hydroflow desligado

B – Hydroflow ligado

A – Hydroflow desligado

A – Hydroflow ligado

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Comparativo de variação de Efetividades

B – Hydroflow desligado

B – Hydroflow ligado

A – Hydroflow desligado

A – Hydroflow ligado

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Conclusões

Os experimentos atingiram seu objetivo. Verificou-se que a proposta tecnológica reduziu a formação de depósitos.

A posição de instalação do equipamento e a potência mostraram-se variáveis críticas para um melhor desempenho.

O Sistema de medição desenvolvido mostrou-se eficaz para avaliar a efetividade de trocadores de calor em uso em Usinas Hidrelétricas.

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Desdobramentos do Trabalho

Estudar parâmetros críticos relacionados ao posicionamento e potência do HydroFLOW visando maximizar o seu efeito.

Desenvolver procedimentos experimentais de controle do escoamento (repetitibilidade).

Estudar as águas e resíduos como estratégia de entendimento do complexo mecanismo de formação do biofouling.

Desenvolvimento de Software para Monitoramento da eficiência dos Resfriadores de Ar.

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Muito obrigado pela sua atenção!Jose Rodrigo da Costa Azevedo Neto <jose.rodrigo@light.com.br>Maurício Nogueira Frota <mfrota@puc-rio.br>