Pesquisas aplicadas investigam diferentes condições de operação das turbinas e seus impactos sobre a segurança e a vida útil dos equipamentos 

A operação segura de grandes turbinas hidrelétricas depende do acompanhamento contínuo de seu comportamento em diferentes condições. Em Itaipu, engenheiros do Itaipu Parquetec e da Itaipu Binacional desenvolveram dois estudos para investigar os efeitos dessas condições sobre as turbinas e contribuir para a segurança, a confiabilidade e a vida útil dos equipamentos. 

Desenvolvidos no Centro Avançado em Soluções para Barragens (Ceasb) e testados em ambientes reais da usina, os estudos avaliaram os efeitos da operação em carga parcial sobre a vida em fadiga de uma turbina e sua influência na durabilidade dos equipamentos.  

Outra pesquisa investigou a combinação de técnicas de emissão acústica. Com uso da inteligência artificial e simulações computacionais, torna-se possível identificar fenômenos hidráulicos durante a operação de uma unidade geradora. 

“São pesquisas de colaboradores que trabalham próximos de desafios reais e conseguem transformar esse conhecimento em soluções e metodologias que ampliam nossa capacidade de compreender, monitorar e preservar essas estruturas”, destacou Alexandre Leite, diretor de Tecnologias do Itaipu Parquetec., durante os trabalhos que foram apresentados durante o 33º Simpósio de Máquinas Hidráulicas (IAHR 2026), realizado em Foz do Iguaçu, entre 15 e 18 de setembro. 

Tecnologia para entender o comportamento das turbinas – O trabalho “Monitoramento e detecção de fenômenos hidráulicos em turbinas utilizando métodos de emissão acústica e inteligência artificial” apresenta uma metodologia para ampliar a capacidade de monitoramento de unidades geradoras. A pesquisa combina sensores de emissão acústica, dados do sistema SCADA, inteligência artificial e simulações de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD). 

Durante aproximadamente 90 dias, os pesquisadores acompanharam a atividade acústica de uma unidade, relacionando os dados obtidos pelos sensores com variáveis de operação. A metodologia utiliza técnicas de aprendizado de máquina para identificar padrões e comportamentos que podem indicar alterações nas condições de funcionamento. 

Os resultados mostraram que a atividade acústica varia de acordo com condições operativas, como vazão, queda líquida e abertura das pás-guia. Em determinadas situações de carga parcial, foram observados níveis mais elevados de atividade acústica. A equipe utilizou então simulações computacionais para investigar a origem hidráulica desses comportamentos. 

A pesquisa também está relacionada a uma frente de desenvolvimento tecnológico conduzida dentro do Itaipu Parquetec. O engenheiro Christian Wendt, um dos autores do estudo, explica que equipe adquiriu um equipamento comercial para realizar os estudos e, paralelamente, começou a desenvolver uma solução própria. 

O desenvolvimento ainda está em fase de testes. A proposta é aperfeiçoar a tecnologia, validar seu funcionamento e, posteriormente, avaliar sua transformação em uma solução que possa chegar ao mercado. 

“É um processo de pesquisa e desenvolvimento, em que a gente testa, identifica o que precisa ser aprimorado e faz novos ciclos até chegar a uma solução confiável. Depois dessa etapa de validação, a tecnologia pode avançar para uma aplicação comercial”, disse Wendt.  

O segundo trabalho, “Avaliação numérica da vida em fadiga do rotor de uma turbina Francis operando em carga parcial”, também parte de uma questão diretamente relacionada à operação de Itaipu: os efeitos das condições de carga parcial sobre uma turbina Francis, que é o modelo utilizado na usina.  

Os resultados mostraram que a presença da água provoca uma redução significativa nas frequências naturais de determinados modos de vibração — em torno de 50% em grande parte dos modos avaliados. Na análise de fadiga, os pesquisadores identificaram vida superior a 1 milhão de ciclos nas regiões avaliadas e não encontraram evidências de redução significativa da vida útil nas condições analisadas.  

“Esse projeto contribui para que os engenheiros da Itaipu possam avaliar as condições de operação das turbinas e antecipar possíveis necessidades de manutenção. Dessa forma, é possível planejar as intervenções com maior antecedência e segurança, considerando as novas condições de operação”, explica o engenheiro Luiz Zubeldia, um dos autores do estudo.  

Foto: William Brisida