Modificação técnica e conceitual no sistema de segurança dos geradores e condutos forçados nºs 1 e 2 da usina Henry Borden

Abstract

Resumo: Este trabalho tem o objetivo de propor uma modificação técnica e conceitual no sistema de segurança dos geradores e condutos forçados nº 1 e 2 da Usina Henry Borden, em Cubatão - São Paulo, com a finalidade de reduzir os golpes de ariete no conduto forçado, inicia-se com uma breve revisão sobre turbinas hidráulicas, com ênfase nos tipos mais comuns no Brasil. Faz um estudo sobre o desenvolvimento das turbinas, prossegue com uma explanação sobre turbinas de ação tipo Pelton, e sobre os fundamentos teóricos envolvidos nos componentes auxiliares, como, por exemplo, injetores, defletores, agulhas de segurança e conduto forçado. Apresenta sucintamente a história e a descrição técnica da Usina Henry Borden. Ao final, aborda o efeito do golpe de aríete no conduto forçado e as implicações que esse fenômeno causa na operação do gerador. A seguir, o estudo propõe uma modificação técnica e conceitual no funcionamento das agulhas de segurança, com as premissas de operação e sincronismo dos injetores principais e auxiliares. Comenta sobre a utilização de reguladores de velocidade digitais que foram utilizados na modernização dos reguladores de velocidade dos geradores 11 a 16 da usina subterrânea, e também na usina Henry Borden. O trabalho conclui com uma discussão sobre a pertubação ocorrida no conduto forçado nº 1, e como modificação técnica apresentada pode minimizar as oscilações dinâmicas nos condutos forçados.

Abstract: This study aims to propose a technical and conceptual modification in the safety system of generators and forced ducts nº 1 and 2 of Henry Borden hydroelectric power plant, in Cubatão - Sao Paulo, with the main objective of reducing the water hammer in the forced ducts. This work starts with a concise review on hydraulic turbines, with emphasis on the most common turbines in Brazil industry. The study in the improvement of turbines shows an introduction with an explanation about Pelton turbine as well as the theoretical foundations involved in the auxiliary components, such as injectors, deflectors, safety needles and forced ducts. The study shows a historical and a technical description of the Henry Borden hydroelectric power plant. At the end, a detailed effect of water hammer in forced duct shown as well as the implications that this phenomenon affects the operation of the generators. After that, the work reveals a proposal to a technical modification and shows a new concept in the operation of safety needles, with the premises of operation and synchronism of the main and auxiliary injectors. The following is a short comment on the use of digital speed regulators, which were used in the innovation of the speed regulators of the generating 11 to 16 of the underground plant, also in Henry Borden plant. In conclusion, there is a technical discussion about the effect of the phenomenon observed inside the forced ducts Number 1 shown as a well as proposal for technical modification, that would minimize dynamic oscillations in the forced ducts and reduce maintenance costs.