Avaliação de cavitação em turbinas hidráulicas por emissão acústica

A produção da energia elétrica no Brasil é predominantemente Hidráulica e nos próximos anos o potencial hidráulico continuará sendo muito utilizado, seja através de grandes obras como as Usinas de Jirau e Santo Antônio no rio Madeira e a Usina de Belo Monte no Xingu, na construção de usinas hidrelétricas menores ou através de Pequenas Centrais Hidrelétricas - PCHs espalhadas pelo país. Até que estas usinas entrem em operação e contribuam na geração de energia elétrica para o país, as unidades geradoras em operação necessitam atender a demanda crescente de energia. Para o atendimento desta demanda de energia, muitas usinas já instaladas estão operando em seus limites máximos ou até em sobrecarga. Como consequências muitas usinas têm operado suas turbinas com algum nível de cavitação.O fenômeno da cavitação causa uma diversidade de problemas nas usinas hidrelétricas, tais como: erosão das pás das turbinas, vibração da estrutura, perda de rendimento, ruídos, etc. A erosão ocasionada pela cavitação altera o perfil original das pás comprometendo o rendimentoda turbina, sendo necessário realizar inspeções periódicas nas pás das turbinas com o objetivo de mapear os danos causados pela cavitação, para posterior recuperação. A periodicidade destas inspeções é definida em função das horas rodadas das máquinas e não consideram oregime de carga pela qual a máquina trabalhou neste intervalo de tempo. Este fato contribui para que máquinas com as mesmas horas rodadas possuam estágios de degradação muito diferentes em função de terem trabalhado mais tempo em regimes de carga que favorecem oaparecimento da cavitação. Desta forma a inspeção baseada apenas nas horas rodadas das máquinas pode ocorrer quando o dano já está num estágio bem avançado, e com isso a indisponibilidade, o tempo de reparo e o custo da manutenção corretiva serem muito superiores quando comparados àquele caso a manutenção ocorra no tempo adequado. Diante disto, muitos pesquisadores têm estudado formas indiretas de mensurar os níveis de erosão nas pás das turbinas analisando sinais de vibração ou os próprios sons gerados internamente. A técnica de emissão acústica vem sendo muito utilizada nas pesquisas como uma ferramenta capaz de resolver este problema.Este trabalho avalia a aplicação da técnica de emissão acústica no monitoramento e diagnose da erosão causada pela cavitação em turbinas hidráulicas. Os resultados mostram que há uma clara correlação entre os sinais de emissão acústica com o estado de desgaste das pás destas turbinas analisadas.The production of electricity in Brazil is predominantly Hydraulics and the potential in the coming years will continue to be widely used hydraulic, whether through great works like Jirau and Santo Antônio plants on the Madeira River and Belo Monte plant on the Xingu, in the construction of power plants smaller dams or through Small Hydropower around thecountry. Until these plants come into operation and contribute to the generation of electricity for the country, generating units in operation need to meet growing energy demand. To meet this energy demand, many plants are operating already installed in your ceilings or evenoverloaded. As a consequence many plants have operated their turbines with some level of cavitation. The phenomenon of cavitation causes a variety of problems in power plants, such as erosion of turbine blades, vibration of the structure, loss of income, noises, etc. The erosioncaused by cavitation alters the original profile of the blades compromising the efficiency of the turbine, being necessary to conduct periodic inspections on turbine blades in order to map the damage caused by cavitation, for later retrieval. The frequency of these inspections is defined in terms of hours of rounds machines and do not consider the load regime whereby the machine worked this time interval. This fact contributes to machines with the same hours rounds have very different stages of degradation due to having worked longer in charge ofarrangements that favor the onset of cavitation. Thus inspection rounds based only in times of machines can occur when the damage is already well advanced in, and with this downtime, repair time and cost of corrective maintenance are much higher when compared to that whenmaintenance occurs on time appropriate. Given this, many researchers have studied indirect ways of measuring the levels of erosion on turbine blades analyzing vibration signals or their own internally generated sounds. The acoustic emission technique has been widely used inresearch as a tool to solve this problem. This paper evaluates the application of acoustic emission technique for monitoring and diagnosis of erosion caused by cavitation in turbines. The results show that there is a clear correlation between the acoustic emission signals with the state of wear of the blades of these turbines analyzed