CENTRAL HIDRELÉTRICA DE ITAIPU ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA ESP 002/07 SISTEMA DE PRODUÇÃO, PURIFICAÇÃO, COMPRESSÃO E ARMAZENAMENTO DE HIDROGÊNIO

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1 BRASIL PARAGUAI CENTRAL HIDRELÉTRICA DE ITAIPU ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA ESP 002/07 SISTEMA DE PRODUÇÃO, PURIFICAÇÃO, COMPRESSÃO E ARMAZENAMENTO DE HIDROGÊNIO 2 1 No DESCRIÇÕES APROV. DATA REVISÕES Elab. : GBH/MM 22/01/07 Visto: CCC 05/02/07 Verif. : ACF 29/01/07 Aprov: WFJ 09/02/07 EN.DT Superintendência de Engenharia ENE.DT Departamento de Engenharia Eletrônica e Eletromecânica DIRETORIA TÉCNICA P R0

2 SISTEMA DE PRODUÇÃO, PURIFICAÇÃO, COMPRESSÃO E ARMAZENAMENTO DE HIDROGÊNIO QUANTIDADE DE PÁGINAS DESTE DOCUMENTO RO Esta Especificação é composta das seguintes folhas: - Folha de Rosto e contracapa Índice Especificação Desenhos e Documentos de Especificação Total de Folhas SISTEMA DE PRODUÇÃO, PURIFICAÇÃO, COMPRESSÃO, 2

3 ARMAZENAMENTO E ABASTECIMENTO DE HIDROGÊNIO ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO Generalidades EXTENSÃO DO FORNECIMENTO Equipamentos e Serviços Incluídos no Fornecimento Serviços e Materiais não Incluídos no Fornecimento Responsabilidade da CONTRATADA DOCUMENTOS E INFORMAÇÕES TÉCNICAS DA CONTRATADA DESENHOS E DOCUMENTOS TÉCNICOS PARA APROVAÇÃO PRAZO DE ENTREGA PEÇAS DE RESERVA REQUISITOS TÉCNICOS Generalidades Descrição do Sistema de Eletrólise Capacidade de Produção da Planta de Eletrólise Qualidade do Gás Produzido Sistema de Purificação do Hidrogênio Características Principais Central Hidrelétrica de Itaipu Dados Climáticos e Condições Locais Características dos Componentes Elétricos PINTURA E ACABAMENTO TRANSPORTE E ARMAZENAGEM INSPEÇÕES E TESTES ENSAIOS E VERIFICAÇÕES APÓS MONTAGEM NA CHI GARANTIAS DESENHOS E DOCUMENTOS DE ESPECIFICAÇÃO... 9 SISTEMA DE PRODUÇÃO, PURIFICAÇÃO, COMPRESSÃO, ARMAZENAMENTO E ABASTECIMENTO DE HIDROGÊNIO 1. INTRODUÇÃO 3

4 1.1 Generalidades Esta Especificação tem por objetivo estabelecer os requisitos mínimos que devem ser obedecidos pela CONTRATADA no projeto e fornecimento de um sistema de produção, purificação, compressão, armazenamento e abastecimento de hidrogênio, nos ensaios realizados em fábrica, na montagem completa do sistema e na supervisão da colocação em operação, para a Central Hidrelétrica de ITAIPU. 2. EXTENSÃO DO FORNECIMENTO 2.1 Equipamentos e Serviços Incluídos no Fornecimento - Projeto detalhado envolvendo o conjunto completo de desenhos e documentos técnicos conforme descrito na seção 4 desta Especificação. - Fornecimento de todos os componentes dos sistemas de produção, purificação, compressão, armazenamento e abastecimento de hidrogênio. - Fornecimento dos instrumentos de controle, comando e proteção do sistema de produção, purificação, compressão, armazenamento e abastecimento de hidrogênio. - Painel para alimentação elétrica, proteção e controle dos equipamentos, para instalação interna conforme descrito na seção desta Especificação. - Materiais auxiliares como suportes, braçadeiras, tirantes, parafusos e chumbadores completos e outros dispositivos para montagem e fixação dos componentes do sistema. - Todos os ensaios realizados em fábrica, a montagem completa do sistema e toda a supervisão da colocação em operação conforme descrito nesta Especificação. - Todas as inspeções e ensaios, conforme descrito nas seções 10 e 11 desta Especificação. - Transporte dos equipamentos e materiais até a Usina em Foz do Iguaçu. - Tintas de base e acabamento para retoques na Obra. - Peças de reserva constante da relação a seguir, e conforme seção 6 desta Especificação: Uma unidade de cada filtro do sistema de purificação de água; Uma unidade de cada diafragma dos compressores; Eletrólito necessário para um ano de operação; Todos os demais componentes que possuam vida útil inferior a um ano de operação. 4

5 - Montagem completa do sistema de produção, purificação, compressão, armazenamento e abastecimento de hidrogênio, inclusive interligando às interfaces de abastecimento de água, alimentação elétrica e pontos de aterramento. - Toda a fiação e eletrodutos necessária para interligação entre instrumentos, painel elétrico e equipamentos. 2.2 Serviços e Materiais não Incluídos no Fornecimento - Materiais e serviços, relativos a obras civis por ventura necessários; - Fornecimento de andaimes e escadas provisórias de obra; - Fornecimento dos pontos de abastecimento de água, energia elétrica, conforme indicado nos ANEXO 4 e Responsabilidade da CONTRATADA A CONTRATADA será inteiramente responsável pelo projeto e fornecimento de um sistema de produção, purificação, compressão, armazenamento e abastecimento de hidrogênio, pelos ensaios realizados em fábrica, pela montagem completa do sistema e pela supervisão da colocação em operação, envolvendo todos os equipamentos e acessórios, mesmo os não explicitamente aqui mencionados, devendo o mesmo funcionar corretamente e de um modo seguro, a contento de ITAIPU, de acordo com a presente Especificação. 3. DOCUMENTOS E INFORMAÇÕES TÉCNICAS DA CONTRATADA A CONTRATADA deve fornecer, nos prazos previstos na Seção 4, desta Especificação, à inspeção e aprovação da ITAIPU todos os documentos técnicos, desenhos e informações necessárias para verificação da completa adequação do fornecimento a esta Especificação Técnica. Os desenhos e documentos técnicos devem ser completos, indicando dimensões, materiais empregados, pesos, ajustes, etc., e devem ser elaborados conforme condições básicas estabelecidas na ESC-101/96 (ANEXO 1), onde aplicável. A montagem só poderá ser iniciada após aprovação de ITAIPU dos documentos técnicos e desenhos, exceto se houver autorização por escrito de ITAIPU. A não observância desta exigência correrá por conta e risco da CONTRATADA. 4. DESENHOS E DOCUMENTOS TÉCNICOS PARA APROVAÇÃO 5

6 Devem ser submetidos à aprovação da ITAIPU, 30 (trinta) dias corridos contados a partir da data estabelecida na Ordem de Início a ser emitida por ITAIPU, pelo menos os seguintes desenhos e documentos técnicos: - Memória de cálculo demonstrando o dimensionamento do sistema, de acordo com as exigências técnicas desta especificação; - Desenhos para a montagem no local, incluindo plantas para instalação, seções e detalhes da instalação do sistema de produção, purificação, compressão, armazenamento e abastecimento de hidrogênio, constando detalhes de fixação, arranjo das instalações, locação de equipamentos, instrumentos e painéis elétricos; - Curvas características de desempenho do eletrolisador, do compressor e demais equipamentos que se façam necessários; - Desenho de arranjo dos equipamentos do sistema, contendo cortes longitudinal e transversal, peso, dimensões e furação da base, etc. - Folhas de dados dos equipamentos e instrumentação; - Esquema elétrico de ligação de força e controle; - Desenhos de arranjo dos painéis de comando e controle; - Listas de materiais; - Desenhos das placas de identificação; - Manuais de operação e manutenção; - Roteiro de Inspeção (RI). Os desenhos e documentos técnicos submetidos a aprovação de ITAIPU devem seguir os procedimentos descritos pela Seção 6 Parte III, da ESC-101/96 (ANEXO 1). A CONTRATADA deve declarar sua concordância com o sistema de aprovação dos documentos técnicos e desenhos que ITAIPU adota, ou seja, com o significado de cada carimbo de aprovação. 5. PRAZO DE ENTREGA O prazo total previsto para os ensaios realizados em fábrica e para o fornecimento do sistema de produção, purificação, compressão, armazenamento e abastecimento de hidrogênio é 120 dias. 6

7 O prazo total previsto para a montagem completa do sistema e para a supervisão da colocação em operação é 120 dias. 6. PEÇAS DE RESERVA Deve ser proposto, em separado e com preço unitário, a lista de peças de reserva que não constem no item 2.1 desta Especificação. Todas as peças de reserva devem ser convenientemente embaladas para um longo período de armazenamento, com a devida identificação de cada item, lista de embarque correspondente e instruções de armazenamento. 7. REQUISITOS TÉCNICOS 7.1 Generalidades O projeto e o fornecimento do sistema de produção, purificação, compressão, armazenamento e abastecimento de hidrogênio, os ensaios realizados em fábrica, montagem completa do sistema e a supervisão da sua colocação em operação, além de atender a esta Especificação devem obedecer prioritariamente, no que couber, às últimas revisões das normas técnicas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT-Brasil) e/ou Instituto Nacional de Tecnologia e Normatización (INTN-Paraguai), exceto onde outras organizações sejam indicadas explicitamente nesta Especificação. Os sistemas de supervisão, controle e medição devem obedecer à norma IEC Descrição do Sistema de Eletrólise Capacidade de Produção da Planta de Eletrólise A capacidade nominal de produção, foi calculada com base no consumo esperado de hidrogênio, e deve ser maior ou igual a 10 Nm³/h de hidrogênio Qualidade do Gás Produzido O hidrogênio a ser utilizado deve possuir um alto grau de pureza e deve, na saída do sistema de armazenamento, obedecer as especificações abaixo: - Pureza H 2 : > 99,95% - Contaminação de O 2 : < 10 ppm - Contaminação de H 2 O: < 250 ppm - Contaminação de N 2 : < 200 ppm - Contaminação de CO: < 10 ppm - Contaminação de CO 2 : < 20 ppm - Hidrocarbonetos: < 10 ppm 7

8 7.2.3 Sistema de Purificação do Hidrogênio O sistema de purificação do hidrogênio deve atender as especificações do item afim de que o gás produzido possa ter a qualidade necessária para atender os requisitos de utilização em Células Combustíveis. 7.3 Características Principais Central Hidrelétrica de Itaipu A planta ficará localizada dentro da Central Hidrelétrica de Itaipu na fronteira Brasil Paraguai e tendo como referência a Cidade de Foz do Iguaçu, no Brasil e a Ciudad del Este, no Paraguai Dados Climáticos e Condições Locais Os dados climáticos são relativos aos meses mais quentes, NOV a MAR, envolvendo o período do verão, e foram coletados na Estação Meteorológica da Usina Hidrelétrica de ITAIPU. a) Condições Gerais - Elevação acima do nível do mar (m) - 174,94 - Temperatura Efetiva Média - 22 a 27 C - Umidade Relativa - 80% b) Fontes de Alimentação Elétrica - Tensão Vac / 60Hz - Potência kva 8

9 c) Alimentação de Água A água para processo e refrigeração a ser utilizada pelo sistema possui as seguintes características: ph 7,20 Alcalinidade ao metil orange - mg/l 20 Alcalinidade a fenolftaleina - mg/l 0 Carbonatos - mg/l 0 Bicarbonatos - mg/l 20 Hidróxidos - mg/l 0 Gas carbônico livre - mg/l 1,82 Oxigênio consumido em meio ácido - mg/l 0, Características dos componentes elétricos 1 - Painel Elétrico As instalações elétricas devem ser isoladas, aterradas a obedecerem à norma NBR 5418 ou equivalente ISO para instalações elétricas em ambientes explosivos. Toda a fiação interna deve ser executada na fábrica, verificada e ensaiada antes do embarque. Toda a fiação de controle deve ser da classe 600V, com isolamento termoplástico, a prova de fogo. Todos os instrumentos elétricos indicadores, medidores, etc., devem ser ligados utilizando-se blocos terminais. Não mais de dois condutores poderão ser conectados a um mesmo terminal. Para os condutores que interligam partes fixas e partes móveis, como por exemplo portas, devem ser utilizados blocos terminais em ambas as partes. Os condutores devem ser marcados individualmente por meio de etiquetas plásticas de cor clara ou branca para sua identificação quando da conexão a terminais de equipamentos ou blocos terminais. 2 - Eletrolisador O eletrolisador deve ter um consumo elétrico inferior 4,5 kwh/m³. Devese levar em consideração que esta energia refere-se somente ao consumo elétrico do stack para a produção do hidrogênio, sem a compressão do gás. 9

10 3 - Compressor A pressão de entrada do gás no sistema de compressão deve ser equivalente à pressão de saída do hidrogênio do sistema de eletrólise. A pressão de saída do sistema de compressão deve ser maior ou igual a 350 bar. O sistema de compressão deve ser capaz de comprimir todo o gás produzido pelo eletrolisador, evitando que seja necessário o armazenamento de grandes quantidades de hidrogênio a baixa pressão e que o período de compressão estenda-se além do período de produção. A vazão mínima do sistema de compressão deve ser 10 Nm³/h de hidrogênio. 4 Sistema de Armazenamento Os tanques de armazenamento devem suportar a pressão de saída do compressor, isto é 350 bar. Os tanques de armazenamento devem ser capazes de comportar um volume de 800 Nm³ de hidrogênio. 5 Outras Exigências O eletrolisador, purificador e compressor devem possuir um sistema automático de monitoramento e controle através de software, aumentando a segurança do sistema. O sistema deve possuir um sensor de oxigênio na saída de hidrogênio do eletrolisador e um sensor de hidrogênio na saída de oxigênio. Os sensores devem desligar todo o sistema caso a concentração de oxigênio no hidrogênio ou hidrogênio no oxigênio ultrapasse 1%. O sistema deve possuir um sensor indicativo de oxigênio e umidade imediatamente antes do compressor de hidrogênio. Os compressores devem ser isentos de óleos e graxas, a fim de evitar a contaminação do hidrogênio produzido. 8. PINTURA E ACABAMENTO Todas as chapas, estruturas metálicas de suportes de tubos e equipamentos componentes do sistema de produção, purificação, compressão, armazenamento e abastecimento de hidrogênio, devem receber limpeza destinada a remoção de graxa, óleo e quaisquer outras impurezas sendo, após, protegidas contra oxidação e finalmente receber a tinta de acabamento. Os trechos aparentes e fixados na estrutura da edificação devem ser pintados na cor alumínio natural fosco. 10

11 9. TRANSPORTE E ARMAZENAGEM Os componentes a serem fornecidos devem ser entregues pela CONTRATADA no Almoxarifado na Usina Hidrelétrica de ITAIPU, a qual será responsável pela armazenagem na Usina, com as orientações para o correto manuseio e armazenamento fornecidos pela CONTRATADA. Todas as despesas e responsabilidades de transporte, do ponto de expedição até a Usina serão da CONTRATADA, devendo a mesma preparar para a expedição, embalagens adequadas ao transporte. A CONTRATADA deve preparar todos os documentos necessários a expedição, fornecendo lista de embalagem, sendo que cada embalagem deve conter lista de conteúdo colocada dentro da mesma. A CONTRATADA é responsável por perdas e danos ocorridos no transporte ou armazenamento causados por embalagens inadequadas ou defeituosas. 10. INSPEÇÕES E TESTES A CONTRATADA será responsável pela execução dos Testes e Inspeções conforme Roteiro de Inspeção (RI), previamente aprovado pela ITAIPU, no prazo indicado na seção 4 destas Especificações Técnicas. 11. ENSAIOS E VERIFICAÇÕES APÓS MONTAGEM NA CHI Devem ser verificadas, conforme normas aplicáveis, todas as características de funcionamento, exigidas nesta Especificação Técnica e as fornecidas pela CONTRATADA nos desenhos e documentos dos equipamentos ou de seus componentes. A verificação de conformidade das especificações deverá ser acompanhada por corpo técnico indicado por Itaipu. Deve ser verificado se todos os componentes (mecânicos, elétricos e eletrônicos) dos equipamentos trabalham sob condições normais de operação, definidas naqueles documentos ou em normas técnicas aplicáveis, inclusive todos os dispositivos de comando, proteção, sinalização e automatismo. 12. GARANTIAS A CONTRATADA deve garantir os equipamentos, acessórios e o desempenho do sistema objeto do Contrato de Fornecimento, durante o período de 1 (um) ano contados a partir da data da conclusão dos ensaios de recepção do sistema de produção, purificação, compressão, armazenamento e abastecimento de hidrogênio. A aprovação dos desenhos e dos equipamentos por ITAIPU, não desobriga a CONTRATADA de sua plena responsabilidade com relação ao projeto integral do sistema de produção, purificação, compressão, armazenamento e abastecimento de hidrogênio, ao dimensionamento das peças e acessórios ao bom funcionamento do conjunto, sem falhas e omissões que venham impossibilitar, prejudicar ou retardar a montagem e entrada em operação. 11

12 13. DESENHOS E DOCUMENTOS DE ESPECIFICAÇÃO Os seguintes documentos anexos, são parte integrante desta Especificação: ANEXO 1 - ESC 101/96 - Diretrizes Básicas para Elaboração/Revisão e Apresentação de Documentos Técnicos. ANEXO 2 Planta Civil Desenho Básico 12