Estudos de Transitórios em Sistemas de Vapor

A operação de sistemas complexos de vapor, onde estão presentes geradores e consumidores de vapor em vários níveis de pressão e também turbogeradores para geração de energia elétrica, sujeita-se a várias perturbações e/ou acidentes. Estas perturbações podem se propagar de forma danosa, originando acidentes mais graves do que o original, chegando mesmo a causar a completa paralização da planta.

Dentre os acidentes mais característicos destacam-se:

  • trip de turbogerador
  • trip de caldeira
  • queda de paralelismo com a rede pública
  • blecaute elétrico
  • desarme total das utilidades

Para a análise destes sistemas, a FIGENER desenvolveu o TRANSVAP, software bastante poderoso que analisa a evolução de pressões, temperaturas, fluxos e qualquer grandeza termodinâmica, ao longo dos segundos que sucedem um acidente. Com o auxílio do software, é possível investigar várias ocorrências, além de simular diversas possibilidades de correção dos sistemas de vapor, apresentando as recomendações para sanar os problemas decorrentes das variações bruscas de consumo.

Como exemplo, pode-se verificar se a instalação de válvulas redutoras em paralelo com uma turbina de contrapressão é suficiente para manter o valor mínimo de pressão no coletor da linha de baixa pressão, e ao mesmo tempo evitar a abertura da válvula de segurança dos tubulões das caldeiras.

 A modelagem permite avaliar a variação da geração elétrica em turbogeradores, com atuação das funções de controle associadas à velocidade de máquina e pressão de coletores de descarga. Para tal, são incluídos no modelo todas as redutoras, válvulas de segurança, dessuperaquecedores, etc. O software permite ainda obter a evolução de temperatura de metal dos tubos de uma caldeira.

O modelo implementado  tem sido aplicado pela FIGENER em diversos trabalhos desde 1991. Alguns clientes que já realizaram estudos de transitórios de vapor são: COPENE (Braskem), COPESUL (Braskem), CSN, Klabin, Níquel Tocantins, Alunorte, UTE Cubatão.

 

A simulação de ocorrências como trip de caldeira, de turbina, ou mesmo grandes variações de consumos (caso de partida de um grande consumidor), fornece ao analista condições para avaliar se a perturbação decorrente é grave e se a mesma pode ou não ser absorvida pelo sistema sem desencadear desligamentos ou colapso geral. 

Deste modo, uma das aplicações vislumbradas é a transformação do TRANSVAP em um instrumento de treinamento de operação de usinas termoelétricas e de unidades petroquímicas, devido à alta flexibilidade de programação que os seus núcleos de cálculo permitem.

Um sistema petroquímico, formado por fornos de pirólise, compressores e tubulações, por exemplo, pode ser modelado e integrado ao sistema de vapor, dando condições ao projetista e aos operadores de prever o comportamento do sistema diante de trip de uma turbina, de perda de forno, ou de qualquer outra ocorrência.