BAKUNMalásia

A central mais eficiente do mundo

Acreditamos no Poder da Natureza

Projeto Hidrelétrico

O escopo do fornecimento da IMPSA inclui a provisão doequipamento eletromecânico na modalidade chave na mão. Aprovisão inclui 4 das 8 unidades geradoras tipo Francis de 350MW cada uma, com seus sistemas de regulação de velocidade eexcitação, o sistema de controle e proteção, ostransformadores de potência principais e o balanço de planta.

A IMPSA obteve este contrato através de uma licitaçãointernacional na qual suas turbinas tiveram a melhor eficiência.Para Sarawak Hidro, isto se traduz em maior geração de energiae portanto, maior rentabilidade. Graças a esta vantagemtécnica, o rendimento global da central é de 94%,transformando-a na mais eficiente do mundo. Cabe recordarque as demais formas de geração não superam 60% derendimento (ciclo combinado). Outro dado relevante é o fatorde planta excepcional que o projeto possui. Bakun permiteeconomizar o equivalente a mais de 30 milhões de barris depetróleo (BEP) por ano e evita a emissão de gases de efeitoestufa, colaborando com a mitigação do aquecimento global e adiminuição da contaminação ambiental. Preserva-se, destamaneira, um recurso estratégico para a exportação.

O aproveitamento hidrelétrico Bakun está situado em Sarawak, Malásia, 60 Km a oeste de Belaga, sobre o rio Balui,afluente do rio Rajang. Segue os lineamentos do programa do Corredor de Energia Renovável de Sarawak (SCORE),que tem a missão de diversificar a matriz energética da Malásia aumentando a participação das energias limpas. Esteprojeto representou o primeiro passo para a utilização dos 20.000 MW de potencial da bacia do Rajang.

A energia gerada alimentará as Províncias de Sarawak e Sabah, bem como a parte peninsular da Malásia através de umcabo submarino de 650 km de comprimento colocado no fundo do Mar da China Meridional. Além disso, existe apossibilidade de fornecer eletricidade ao Estado de Brunei e a Kalimantan, Província da Indonésia, ambos tambémsituados na Ilha de Borneo.

Este empreendimento conta com: uma represa do tipo enrocamento com face de concreto (CFRD) de 205 m dealtura, a mais alta do mundo em sua classe, e 750 m de comprimento de coroamento; obra de tomada e canal dederivação equipados com comportas; 8 túneis de pressão e seus respectivos dutos forçados; e a casa de força.

Este aproveitamento foi o disparador para que a IMPSA ampliasse sua planta em Lumut, na costa oeste da Malásia,equipando-a com máquinas-ferramentas muito modernas que lhe permitiram fabricar localmente componentes dasturbinas e geradores de alto valor agregado. Materializar este fornecimento demandou a contratação de cerca de 500colaboradores locais de diversas especialidades, com a consequente transferência de tecnologia a profissionais etécnicos da Malásia. Isto foi conseguido através do intercâmbio de importantes delegações desta nacionalidadetrabalhando na Argentina e de argentinos na Malásia.

Nome

País

Cliente

Escopo

Capacidade Instalada

Produção Anual Média

Energia Equivalente

Bakun

Malásia

Sarawak Hidro Sdn Bhd

Equipamento “Chave na Mão”

2.800 MW

8.900 GWh

83.000 BEP dia

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Descriçãodo Projeto

Sistema de controle está constituído por 5 seções principais

Turbina

Gerador

Sistemas Auxiliares Mecânicos

Sistema de Controle e Proteção

Sistema de água de resfriamento

Sistemas completos de ar comprimido de alta e baixa pressão

Sistema de escoamento das unidades

Sistema de transferência e tratamento de óleo

Sistema de proteção contra incêndio para geradores e transformadores

Mecanismo de levantamento para a sala de sistemas auxiliares mecânicos

Sistemas Auxiliares Elétricos

Transformadores de serviços auxiliares

Dutos de barras isoladas dos geradores para 3.000 A - 8 kV1 1

Equipamento de alta e baixa tensão

Chaves principais dos geradores para 3.000 A - 8 kV1 1

Sistema de corrente contínua e alternada seguras

Cablagem completa

Sistema exposto de aterramento

Serviços auxiliares

Alarme

Automação

Sobressalentes para todos os equipamentos

Ensaio de modelo de turbinas no laboratório da IMPSA, na Argentina

Treinamento de pessoal do Cliente

Outros Equipamentos e Serviços

Acampamento e infra-estrutura para montagem e testes em obra

Montagem, testes em obra e start-up

Turbinas

Reguladores de velocidade

Quantidade x Potência 4 x 350 MW

Queda nominal 172,4 m

Velocidade de disparo 290 rpm

Tipo Eletro-hidráulico com controle PID

Tipo Francis

Geradores

Tensão de geração 18 kV

Frequência 50 Hz

Quantidade x Potência 4 x 396 MVA

Sistemas de excitaçãoTipo Estático, com freio elétrico

Transformadores de potência

Quantidade x Potência 4 x 396 MVA

Tensão lado geração 18 kV

Tensão lado transmissão 290 kV

Tipo Trifásico

Tipo resfriamento ODWF

Tipo de comutador Sob carga

Velocidade de rotação 166,7 rpm

Turbinas

O ensaio de modelo reduzido da turbina de Bakun foirealizado no Laboratório de Hidráulica do Centro deInvestigações Tecnológicas (CIT), da IMPSA,conjuntamente com representantes da Sarawak Hidro eespecia l i s tas internacionais . O processo dedesenvolvimento incluiu: projeto hidráulico, projetomecânico do modelo, ensaios internos até se obteremos requerimentos do projeto e ensaios presenciais juntoaos representantes do Cliente. Os testes permitiramverificar o cumprimento das garantias para este projetoem todos os seus aspectos.

Todos os componentes da turbina foram inicialmente analisados e otimizados utilizando software de simulação defluxos (CFD), obtendo-se resultados em concordância com as medições realizadas durante o ensaio de modelo. Asturbinas foram projetadas para uma faixa de variação de quedas com mais de 40 metros, conseguindo-se altaseficiências em toda a faixa de trabalho da unidade.

Projeto Hidráulico

TécnicosDados

O projeto mecânico foi feito com um modelo 3D computadorizado queverifica as tensões dos componentes, a análise de deformação e asfrequencias naturais através do método de elementos finitos (MEF).

A caixa em espiral foi fabricada com chapas de aço soldadas, projetadaspara a máxima pressão de trabalho. O pré-distribuidor está formado porduas placas paralelas e 9 palhetas fixas soldadas àquelas. Finalmente, acaixa espiral foi pressurizada no local a 50% da pressão de projeto.

O distribuidor tem 20 palhetas operadas por 2 servomotores através deum anel de regulagem. Estas são fundidas em aço inoxidável 3,4 e estãoequipadas com mancais autolubrificados.

O rotor foi fabricado a partir de componentes fundidos em aço inoxidável3,4.

O projeto do eixo é de tipo soldado de paredes delgadas, cuja inérciaincrementa a margem de segurança em velocidades críticas. Tambémconcede à máquina melhor estabilidade diante de vibrações e menorcusto de fabricação.

Já que a unidade funciona como um compensador síncrono, foram feitasprevisões especiais na cobertura superior e no anel inferior para injeçãode ar e drenagem de água.

Após a energia hidráulica ser transformada em mecânica, a turbina restituia água através de um tubo difusor cilíndrico de chapa de aço soldada.

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ReguladorO regulador IMPSA é do tipo eletro-hidráulico digital com controle PID. Aeletrônica de controle utilizada consiste em PLCs padrão de primeira linha, queoutorgam alta confiabilidade e fácil manutenção. A arquitetura do sistemaconsiste em controladores redundantes que asseguram alta tolerância às falhas eevitam que, diante de algum problema, a unidade geradora deixe de operar,provocando rejeição de carga e grande perturbação ao sistema elétrico.

O software do sistema inclui todas as funções de controle de velocidade epotência requeridas por este tipo de unidades.

O sistema de pressão de óleo é do tipo ar/óleo e conta com uma unidade debombeamento com três bombas tipo parafuso que pressurizam o sistema e umtanque ar/óleo com aproximadamente 8.000 litros de volume acumulado. Aunidade de bombeamento foi completamente projetada em 3D.

O sistema de controle deste projeto engloba a supervisão, controle e proteção das quatro unidades geradoras que formamparte da provisão da IMPSA. Cada unidade geradora conta com três controladores principais.

A automação de cada unidade é a responsável pela coordenação do funcionamento seguro e sincronizado de todos os sistemasauxiliares do gerador e da turbina, dentre os quais se detalham: regulador de velocidade; regulador de tensão; sistemas derefrigeração do gerador; mancais e vedação do eixo; válvula de proteção; sistemas de lubrificação, frenagem e ar comprimido;equipamento de manobra com tensão de geração; transformador de potência principal.

Cada controlador se comunica com o sistema de controle total através de sua rede S8000. Através desta rede, além de seprover de toda a informação necessária da unidade geradora, permite-se o comando remoto e a integração de todas asunidades aos módulos de controle conjuntos de geração da central. Estes controladores possuem capacidade deSequenciamento de Eventos (SOE) com resolução de ms e sincronismo horário com referência global GPS.1

Automação

Projeto Mecânico

Este projeto é mais um exemplo do compromisso da IMPSA em prover soluções integradaspara a geração de energia elétrica a partir de recursos renováveis.

Sistema de Excitação

GeradoresSua missão é transformar a energia mecânica da turbina em eletricidade e isso permite sua transmissão aos centros deconsumo. São máquinas síncronas de polos salientes, trifásicas e de eixo vertical, com 396 MVA de capacidade unitária,66,7 rpm e tensão nominal de 8kV.

A potência específica é de 0 MVA por polo, transformando-as em máquinas de elevada complexidade tecnológica.

O dimensionamento integrado foi realizado por meio do sistema especializado ARGEN, totalmente desenvolvido pelaIMPSA, o qual também permite a análise do comportamento da máquina, tanto no estado estacionário como transitórioe em condições normais e de falha. Esta ferramenta sintetiza todas as capacidades necessárias para conceber umalternador deste tipo: elementos de máquinas, eletricidade, eletromagnetismo, circuitos elétricos e magnéticos,mecânica dos fluídos e transmissão de calor, resistência de materiais e fadiga, tribologia (lubrificantes-desgaste-mancais),estabilidade da linha de eixos, vibrações e comportamento oscilatório.

O desenho é feito por meio de CAD (Computer Aided Design). Para a verificação foram utilizadas tanto ferramentasdesenvolvidas na IMPSA e integradas no sistema especializado PROGEN, como também programas que utilizam o MEF.

O circuito magnético do estator está formado por segmentos de aço magnético de grão orientado de 0,5 mm deespessura, que foram cunhados, envernizados e empilhados. Nas ranhuras foi montado o enrolamento estatórico, noqual é induzido um sistema trifásico de correntes alternadas. O conjunto é suportado pela carcaça, que é uma estruturamecano soldada. Esta guia o ar proveniente do núcleo até os trocadores de calor do sistema de resfriamento.

O rotor consta de uma aranha mecano soldada, um anel magnético de chapas cunhadas empilhadas (para permitir umaventilação radial), e os polos indutores que geram o campo magnético giratório no entreferro da máquina.

A disposição da linha de eixos consta de um mancal guia sobre o rotor do gerador, um mancal combinado embaixo dorotor e um mancal guia na turbina. Esta disposição é muito conveniente desde o ponto de vista da estabilidade dinâmicado rotor.

Entre as particularidades do desenho, encontra-se sua cruzeta inferior tipo membrana, a qual permite a transmissão dosesforços radiais à fundação, minimizando o comprimento da máquina. Isto significou uma considerável economia naestrutura civil do projeto.

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Está composto por:

Sistema de regulação digital:

Sistema de controle de potência:

Descarga de campo:

Transformador de excitação:

tem dois autômatos, ambos executando os canais de regulação manual/automático, econtroladores de corrente de campo associados a cada ponte retificadora de SCR (tiristores). Esta estrutura 00%redundante, garante um controle independente no nível de entradas/saídas e canais de regulação, bem como nonível dos controladores de correntes.

está formado por duas pontes retificadoras, um deles em configuração de reservafria, com a finalidade de garantir uma dupla redundância, mas sem pôr em risco o resto dos SCR diante de uma falhaelétrica perto dos retificadores. Cada retificador possui sua unidade de troca de calor ar/ar, bem como seus sistemasde proteção individual.

diante de uma parada normal operativa, o sistema realiza uma desexcitação rápida por meio daabertura da chave de campo. A energia armazenada no rotor é descarregada em um resistor.

é do tipo bobina encapsulada em resina epoxi e está protegido com suacorrespondente cela, conectada ao duto de fases segregadas. Conta com proteção contra sobrecorrente conectadaao circuito primário através de transformadores de corrente.

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www.impsa.com

IMPSA BRASILAv. Engenheiro Luis Carlos Berrini, .253

3º andar, Cidade MonçõesSão Paulo, SP - Brasil

Cep: 0457 -902Tel (+55 ) 550 5000Fax (+55 ) 5 02 4806

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IMPSA RECIFEEstrada TDR Norte, 724 Km 3,3

Distrito Industrial de SuapeCabo de Santo Agostinho, PE - Brasil

Cep.: 54590-000Tel (+55 8 ) 3087 9300Fax (+55 8 ) 3087 9372

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ISO 9001 :: ISO 14.001 :: OHSAS 18.001