Unidades hidráulicas usadas na geração de energia elétrica são geralmente máquinas de grande porte, cujos rotores custam cerca de R$ 2 milhões. Por isso, o perfil hidráulico do rotor precisa ser projetado de forma a garantir grande eficiência e condições de escoamento adequadas, para evitar a ocorrência de cavitação – que provoca erosão nas pás do rotor, reduzindo sua reduzindo sua eficiência e comprometendo a integridade estrutural do conjunto. Para solucionar um problema que atinge 55 das 190 turbinas hidráulicas de grande porte em operação no país – cujos rotores necessitam de trabalhos de recuperação de superfícies erodidas por cavitação – pesquisadores do departamento de Engenharia Mecânica da UFSC, em parceria com a Companhia Paranaense de Energia Elétrica / COPEL, começam a desenvolver um sistema totalmente automatizado para substituir o atual processo de manual de recuperação dessas turbinas. Onerosa e demorada, a recuperação tem sido um desafio para as usinas hidrelétricas nacionais. Financiado pelo PADCT no Componente de Ciência e Tecnologia / CCT, o projeto envolve também o Departamento de Automação e Sistemas da UFSC e o Laboratório Central de Pesquisa e Desenvolvimento da UFPR. Os principais resultados da automação do processo incluem significativa economia de recursos e de tempo: quando entrar em operação, o novo sistema prolongará sensivelmente o prazo entre fases de manutenção, reduzirá a menos da metade os custos de recuperação e possibilitará o aumento da oferta de geração de energia.
O elemento central do novo equipamento é um robô com configuração especial, integrado no processo de soldagem, com capacidade para operar no pequeno espaço confinado no canal entre as pás adjacentes do rotor. As vantagens são inúmeras: melhoria e uniformização na qualidade da soldagem e da superfície obtida após o passe de acabamento por plasma, além da preservação da forma geométrica original da pá da turbina e aperfeiçoamento do controle sobre o nível de tensões residuais introduzidas. A quantidade de material depositado será reduzida, assim como o tempo de trabalho e de exposição de pessoas a ambiente insalubre. O sistema robotizado trará impactos positivos ao setor de geração de energia elétrica em plantas hidrelétricas, pois a capacidade de fornecimento regular de energia é fator decisivo para viabilizar o desenvolvimento econômico, pois aumentar a disponibilidade de máquinas geradoras de energia é maximizar a capacidade do país no fornecimento de energia elétrica a curto prazo. Os impactos tecnológicos são igualmente importantes: com o domínio da tecnologia, inédita no Brasil, ela poderá ser difundida em países do Mercosul com a prestação de serviços.
O professor Armando Albertazzi Gonçalves, responsável pelo projeto na UFSC, diz que a principal dificuldade na criação do equipamento vem do pequeno espaço que ele terá para trabalhar. Ele explica que um robô normal tem muitas juntas, que formam verdadeiros cotovelos e, por isso, não cabe no espaço da turbina. “Nosso desafio será desenvolver uma máquina sem esses cotovelos, que possa operar em espaços pequenos.”, diz. Atualmente o conserto da turbina é feito manualmente, com a deposição, através de soldagem, de cerca de uma tonelada de aço inoxidável em cada rotor, que tem 16 pás. Com o Roboturb, a quantidade de material empregada na soldagem deve cair para 800 quilos, o que vai gerar uma economia de R$ 20 mil, pois o material utilizado custaR$100 o quilo. A soldagem robotizada permitirá ainda a diminuição do tempo gasto na manutenção, que vai cair de 16 dias para 11 dias, o que, dependendo do tamanho da turbina, pode possibilitar um ganho de até US$ 2,4 milhões, já que o lucro cessante de uma turbina de grande porte pode chegar a US$ 20 mil por hora.
Sua concepção cinemática redundante tem a primeira junta definida por um trilho com capacidade de fletir e torcer, permitindo sua fixação em superfícies de geometria complexa, por meio de ventosas. Tais características cinemáticas proporcionam um robô de alcance linear de até 2000 mm com 600mm de largura num ambiente confinado. O robô possui acessórios como: sensor laser tipo “folha de luz” para realizar a medição de superfícies livres, fonte de solda para deposição de material e um gerador de trajetórias para definir os caminhos dos processos de medição e soldagem. Para controlá-los, um software gerencia a integração dos vários periféricos no processo de manutenção. Albertazzi explica que o equipamento trabalhará em três etapas. Primeiro analisando os defeitos existentes na pá a ser consertada e medindo a forma ideal do equipamento. Em seguida depositando o aço inoxidável nas cavidades. Por fim, indicando as mudanças necessárias para recompor a superfície inicial da pá. Isso garante uma diminuição do trabalho de acabamento feito por raspagem. O engenheiro da Copel, Walter Antônio Kapp, explica que atualmente a empresa gasta R$ 200 mil com a manutenção de cada turbina. A expectativa é diminuir os custos em até R$ 80 mil, uma queda de 40%. Entretanto, diz, o principal ganho virá no aumento do prazo entre cada conserto. A maior uniformidade na estrutura soldada pelo Roboturb vai possibilitar um aumento de 50% do tempo de utilização das máquinas entre as manutenções, passando das atuais 16 mil horas para 24 mil horas.
Fonte: http://www.roboturb.ufsc.br/projeto.html
Acesso em dezembro de 2002
