ANEXO 3 20 RELATÓRIOS E ARTIGOS DESENVOLVIDOS_20

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1 ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO 3 2. ATIVIDADES DO GRUPO DE METALURGIA E MATERIAIS 5 3. ATIVIDADES DO GRUPO DE SUPERCONDUTIVIDADE 7 4. CONCLUSÃO 8 ANEXO 1 9 FOTOGRAFIAS 9 GRUPO DE METALURGIA E MATERIAIS 10 GRUPO DE SUPERCONDUTIVIDADE 14 ANEXO 2 15 PROJETOS EM DESENVOLVIMENTO 15 GRUPO DE METALURGIA E MATERIAIS 16 GRUPO DE SUPERCONDUTIVIDADE 19 ANEXO 3 20 RELATÓRIOS E ARTIGOS DESENVOLVIDOS_20 GRUPO DE METALURGIA E MATERIAIS 21 GRUPO DE SUPERCONDUTIVIDADE 88

2 GRUPO DE METALURGIA E MATERIAIS Equipe: Heloisa Cunha Furtado; Glaucio Rigueira; Josélio Sena Buarque Mauricio Barreto Lisboa Michel Bernard Simonson Roberta Santana Atividades: 1) Avaliação de Integridade Estrutural: O serviço consiste em uma primeira etapa de inspeção de campo com duração média de 45 dias e uma segunda etapa de análise dos resultados das inspeções no CEPEL com duração média de 15 dias à luz das técnicas para garantir a segurança e a integridade para continuidade operacional dos componentes, equipamentos e plantas geradoras. O serviço é executado em: Usinas de geração termelétrica nas caldeiras, tubulações de alta pressão, turbinas e geradores, onde são realizados inspeções e ensaios não destrutivos como exame visual, ultrasom, líquido penetrante, réplica metalográfica, dureza, partícula magnética, exame visual, medição de dureza, medição de espessura e diâmetro. Usinas hidraúlicas em trocadores de calor e turbinas, onde são realizados ensaios de exame visual, ultrasom, líquido penetrante, medição de espessura e diâmetro. Em 2005, foram realizados serviços de avaliação de integridade estrutural na Caldeira 2 e 3 da Usina de Charqueadas no Rio Grande do Sul, na Caldeira 6 e 7 da Usina de Jorge Lacerda, nas turbinas 5 e 6 da Usina de Jorge Lacerda e no gerador da Usina de Santa Cruz. Na área de avaliação de integridade estrutural, estão em andamento, ainda, três projetos denominado Diatérmica, Carbovida e Aço W em desenvolvimento conjunto com todas as empresas do setor elétrico, porém utilizando como laboratório de campo a Usina de Jorge Lacerda, que cedeu por três anos as instalações da unidade 5 para o desenvolvimento destes projetos. A avaliação de integridade estrutural é ilustrada nas Figuras de 1 a 3.

3 2) Desenvolvimento de contatos elétricos para disjuntores de potência Entre 1990 e 2003, o grupo de metalurgia desenvolveu dois projetos de estudo da degradação de contatos elétricos para disjuntores de potência o primeiro para Furnas e o segundo para Light, Figuras 4 e 5. Agora, em novembro de 2005, o mesmo grupo inicia um novo projeto com este mesmo perfil para o disjuntor Brown Boveri de 362 e 500 KV para Furnas. Estes projetos consistem em localizar diversos disjuntores de um mesmo modelo de contatos elétricos e monitorar nas subestações as operações de abertura e fechamento dos contatos. Após um certo número fixo de operações mecânicas e de curto-circuito, os disjuntores são abertos para acompanhamento da degradação dos contatos elétricos e novamente colocados em operação até o término da vida útil dos mesmos. O objetivo é identificar os mecanismos de degradação destes contatos e desenvolver contatos com vida útil mais longa. Em uma segunda etapa, os protótipos são testados nos laboratórios do CEPEL simulando suas reais condições de operação. 3) Análise de Falhas O grupo de materiais se dedica à análise da causa da falha de diferentes componentes do setor elétrico, incluindo equipamentos de subestações como chaves seccionadoras, Figuras 6 e 7, componentes de linhas de transmissão como cabos, torres e ferragens em geral, Figuras 8 a 10, componentes metálicos de usinas termelétricas e usinas hidráulicas, como serpentinas de caldeiras e lagartas de comportas, Figuras 11 e 12. A análise de falhas engloba inicialmente etapas de avaliação in loco das ocorrências visando a observação dos fatores locais envolvidos no processo de falha e o levantamento de dados junto às equipes diretamente envolvidas na operação e manutenção dos componentes e na seqüência uma série de ensaios mecânicos, metalúrgicos, químicos e elétricos que são empregados na identificação do mecanismo de falha e quando aplicável na proposição de soluções para impedir-se novos eventos. Nas três atividades descritas, além dos ensaios de campo são realizados ensaios no Laboratório de Metalografia como dureza, metalografia, observação no Microscópio Eletrônico de Varredura e Raio X.

4 ANEXO 1 FOTOGRAFIAS

5 Figura 1: Avaliação de integridade estrutural da unidade 2 da Usina Termelétrica de Charqueadas - 10/2005. Figura 2: Avaliação de integridade estrutural da Turbina 6 da Usina Termelétrica de Jorge Lacerda Unidade B Figura 3: Avaliação de integridade estrutural do Gerador da Usina de Santa Cruz Furnas.

6 Figura 4: Contato elétrico do disjuntor Westinghouse tipo 34GS1500 de 34,5 KV. Figura 5: Momento da Abertura do Disjuntor Delle Alsthon 362KV. Figura 6: Desenho Esquemático da Chave Seccionadora CCES 550 kv.

7 Figura 7: Vista geral de duas seções da base de contatos fixos fraturados de uma Chave Seccionadora CCES 550 kv da subestação de Miracema - TO. (a) (b) (c) Figura 8: Detalhes da extremidade dos fios rompidos do cabo de transmissão de energia elétrica (ACSR) 138 kv da LT Muriqui / Angra (RJ). (a) vista geral; (b) fios de alumínio; (c) fios de aço. Figura 9: Torres da Enersul que caíram no Mato Grosso do Sul.

8 A B Figura 10: Fotos do local da falha de haste de âncora empregada no estai B da torre 168 da LT FIIN 3-4, de Foz do Iguaçu PR.haste fraturada em duas partes (A); parte enterrada (B). Figura 11: Vista externa (A) e interna (B) da falha de um tubo de vapor confeccionado com o aço DIN 15Mo3 de uma caldeira de geração termelétrica. A B Figura 12: Vista da lagarta rompida que travou a movimentação da comporta da Usina Hidrelétrica de Luíz Gonzaga PE (A); detalhe de outra tala fraturada verificada após inspeção detalhada (B).

9 ANEXO 2 PROJETOS EM DESENVOLVIMENTO

10 GRUPO DE METALURGIA E MATERIAIS Avaliação de Integridade Estrutural e de Vida Útil de Equipamentos de Geração Térmica a partir da Monitoração e da Modelagem Matematica O presente projeto visa à integração das metodologias de avaliação de integridade de equipamentos de geração com a monitoração em tempo real de grandezas indicativas (temperatura, pressão, tensão mecânica e parâmetros de processo), atingindo a etapa final do processo de tomada de decisão da engenharia de manutenção, que vem a ser a previsão do dano e da extensão de vida útil do componente monitorado. Adicionalmente, será aplicada modelagem computacional de forma a complementar o processo.desenvolvimento de contatos elétricos para disjuntores de potência 1712 Caracterização de Ligas FeCrW(V) O uso de aços que possam permitir a operação das chamadas Usinas Ultra Supercríticas requer que os mesmos operem a uma temperatura de 650 o C e pressões de 32 MPa, o que representaria somente em termos de redução de emissão de CO 2 um volume de 1x10 7 toneladas ao longo da vida útil de um sistema de 800 MW. O presente projeto tem por objetivo estudar o comportamento microestrutural e mecânico de ligas Fe-3Cr-W(V), uma das novas ligas que tendem a atender os requisitos supercríticos de operação, baseando-se a análise no efeito da substituição do Mo pelo W e na adição de pequenas proporções de B, de modo a avaliar os fenômenos envolvidos na melhoria das propriedades de resistência mecânica e de fluência Estimativa de Vida Remanescente de Aços Ferríticos Tomando Como Base a Seqüência de Precipitação de Carbonetos O CEPEL desenvolveu, em conjunto com as empresas do Setor Elétrico que possuem geração térmica, um projeto utilizando metalografia de campo e dureza para previsão de vida residual aços ferríticos Cr-Mo. Concluiu-se, entretanto, que estas técnicas resultam em previsões muito conservadoras. Foi identificado também que a seqüência de precipitação de carbonetos configurava-se como um caminho menos conservador para a avaliação de danos estruturais e, portanto, deveria a ser estudada. Entre 1990 e 2003, o grupo de metalurgia desenvolveu dois projetos de estudo da degradação de contatos elétricos para disjuntores de potência o primeiro para Furnas e o segundo para Light. Agora, em novembro de 2005, o mesmo grupo inicia um novo projeto com este mesmo perfil para o disjuntor Brown Boveri de 362 e 500 KV para Furnas. Estes projetos consistem em localizar diversos disjuntores de um

11 mesmo modelo de contatos elétricos e monitorar nas subestações as operações de abertura e fechamento dos contatos. Após um certo número fixo de operações mecânicas e de curto-circuito, os disjuntores são abertos para acompanhamento da degradação dos contatos elétricos e novamente colocados em operação até o término da vida útil dos mesmos. O objetivo é identificar os mecanismos de degradação destes contatos e desenvolver contatos com vida útil mais longa. Em uma segunda etapa, os protótipos são testados nos laboratórios do CEPEL simulando suas reais condições de operação Motores Elétricos Entre 1994 e 1998, o CEPEL desenvolveu em conjunto com o PROCEL, um projeto para avaliação e desenvolvimento de materiais ferromagnéticos para motores elétricos. Aproveitando esta experiência, o grupo de eficiência de motores do PROCEL, solicitou, em 2004, um projeto para dimensionar o mercado brasileiro tanto produtor como consumidor de aços elétricos para motores eficientes. Este projeto visava atender uma demanda do Ministério das Minas e Energia que teme problemas de desabastecimento após a implantação da portaria interministerial de Motores Elétricos Eficientes em 2008/2009. Mecanismos de ação de descargas atmosféricas em cabos pára-raios Projeto gerenciado pela DIE, onde o grupo de metalurgia tem como função identificar os mecanismos de degradação apresentados pelos diferentes cabos (cerca de 1200 cabos) e associá-los às condições de ensaios. Degradação prematura das Turbinas da Manaus Energia Desde de 2001, tanto a El Paso como a MANAUS ENERGIA tem observado problemas nas partes quentes das turbinas com principal reflexo nas palhetas, aumentando a freqüência das manutenções e conseqüentes prejuízos. De acordo com informações da MANAUS ENERGIA, no caso da El Paso, tal prejuízo chegou a mais de US$1,2 milhões de dólares. Existe uma forte suspeita que estes danos resultem da presença de finos catalíticos como silício, sódio e vanádio no óleo combustível PTE fornecido pela PETROBRAS. Em 24/06/05, a Manaus Energia, através da Diretoria da Eletrobrás contatou o CEPEL e solicitou um projeto com o objetivo de avaliar a extensão dos danos causados pelos depósitos encontrados nas palhetas das turbinas da Manaus Energia e identificar as prováveis causas dos danos nas palhetas das turbinas e nos bicos injetores. Em função das perdas sofridas pela Empresa, foi solicitado um esforço concentrado por parte do CEPEL para que o projeto seja executado no tempo record de 8 meses, a contar a partir de janeiro de 2006.

12 Desenvolvimento de contatos elétricos para disjuntores de potência Entre 1990 e 2003, o grupo de metalurgia desenvolveu dois projetos de estudo da degradação de contatos elétricos para disjuntores de potência o primeiro para Furnas e o segundo para Light. Agora, em novembro de 2005, o mesmo grupo inicia um novo projeto com este mesmo perfil para o disjuntor Brown Boveri de 362 e 500 KV para Furnas. Estes projetos consistem em localizar diversos disjuntores de um mesmo modelo de contatos elétricos e monitorar nas subestações as operações de abertura e fechamento dos contatos. Após um certo número fixo de operações mecânicas e de curto-circuito, os disjuntores são abertos para acompanhamento da degradação dos contatos elétricos e novamente colocados em operação até o término da vida útil dos mesmos. O objetivo é identificar os mecanismos de degradação destes contatos e desenvolver contatos com vida útil mais longa. Em uma segunda etapa, os protótipos são testados nos laboratórios do CEPEL simulando suas reais condições de operação.

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