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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2011.tde-05072012-165812
Document
Author
Full name
Érico Pessôa Felix
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2011
Supervisor
Committee
Souza, Gilberto Francisco Martha de (President)
Brandimarte, Ana Lucia
Coelho, Tarcisio Antonio Hess
Fortulan, Carlos Alberto
Machado, Izabel Fernanda
Title in Portuguese
Avaliação de técnicas de controle da incrustação por mexilhão-dourado em hidrogeradores visando minimização da indisponibilidade.
Keywords in Portuguese
Confiabilidade estrutural
Corrosão
Mexilhão-dourado
Trocadores de calor
Abstract in Portuguese
O mexilhão-dourado é um organismo invasor que tem causado grandes prejuízos a sistemas de captação de água e usinas hidroelétricas (UHEs). Existem diversos métodos de controle da incrustação destes organismos em tubulações de usinas hidroelétricas, porém o impacto da aplicação desses métodos ainda não é amplamente conhecido. Este trabalho visa desenvolver uma metodologia para avaliar a degradação dos sistemas de resfriamento de UHEs submetidas a tratamentos químicos para o controle da incrustação por mexilhão-dourado. Neste trabalho é usado, como caso exemplo, o sistema de resfriamento do ar do núcleo do gerador e do óleo dos mancais de uma UHE com turbina Kaplan de potência aproximada de 150 MW. A análise proposta baseia-se na aplicação de ensaios acelerados de corrosão, a fim de determinar a taxa de corrosão nas condições normais de operação. Os ensaios executados neste estudo simulam condições operacionais mais severas do que as usualmente enfrentadas pelo sistema, visando reduzir o tempo de execução dos ensaios. Os ensaios acelerados de corrosão baseiam-se no aumento da solicitação térmica e da concentração das substâncias químicas injetadas no fluxo de água que são a adição de gás ozônio e de hipoclorito de sódio. Para realização dos ensaios foi construído um circuito experimental capaz de impor condições de temperatura e concentrações das substâncias químicas. Os resultados dos ensaios acelerados fornecem subsídios para aplicação dos conceitos de confiabilidade estrutural para determinação da probabilidade de falha dos equipamentos em estudo em função do tempo de aplicação do tratamento químico. Verificou-se entre os produtos químicos utilizados neste estudo, que o hipoclorito de sódio é 50% mais agressivo para a liga de cobre níquel e 700% mais agressivo para o aço inoxidável em relação a degradação observada pela ação do ozônio.
Title in English
Evaluation of techniques for golden mussel fouling control in hydroelectric power plants aimed at mitigation of unavailability.
Keywords in English
Corrosion
Golden mussel
Heat exchangers
Structural reliability
Abstract in English
The golden mussel (Limnoperna fortunei) is an invader organism that has caused great damage to water catchment systems and hydroelectric power plants. There are various methods of fouling control of these organisms in hydroelectric power plants pipelines, but the impact of the application of these methods is not yet widely known. This work aims at developing a methodology to evaluate the degradation of hydroelectric power plants cooling systems pieces of equipment subjected to chemical treatments for control of golden mussel fouling. This work uses as a case example, the cooling system inside generator and oil bearing of Kaplan hydroelectric turbine with 150MW nominal power output. The analysis is based on the application of accelerated corrosion tests in order to determine the rate of corrosion under normal operation conditions given the rates of corrosion under various accelerated conditions. The tests run on this thesis simulate operating conditions more severe than those usually experienced by the system, to reduce the runtime of the tests. The proposed accelerated corrosion tests are based on increased thermal loading and concentration of chemical substances injected into water flow. The chemical treatments tested in this work are the addition of ozone and sodium hypochlorite. For carrying out the tests an experimental circuit capable of imposing different conditions of temperature and concentration levels was built. The results of accelerated tests provide subsidies for the implementation of structural reliability concepts for determining the failure probability of equipment under consideration. Among the chemical products used in the analysis, the sodium hypochlorite is 50% more aggressive for copper-nickel 90/10 alloy and 700% more aggressive for stainless steel in relation to degradation observed for ozone.
 
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Publishing Date
2012-08-13
 
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