CVA - Centrais hidroeléctricas digitalizadas
A empresa de energia CVA confia nas soluções de monitorização da condição da ifm
A empresa de energia Compagnia Valdostana delle Acque (CVA), sediada no Vale de Aosta, em Itália, produz eletricidade a partir de fontes renováveis, nomeadamente através do aproveitamento da força da água. A energia é produzida principalmente nas 32 centrais hidroelétricas da região, com uma capacidade total de mais de 900 MW, a que se juntarão mais de 800 MW de capacidade eólica e fotovoltaica até 2027. Para garantir o funcionamento fiável de todas as centrais elétricas telecomandadas, a empresa conta com os sensores e o software do especialista em automação ifm.
Desde a sua fundação em 2001, a CVA produziu uma média de cerca de três mil milhões de quilowatts-hora de eletricidade por ano. A central hidroelétrica com maior produção anual é a central de Valpelline, construída nos anos 50 e alimentada pela barragem de Place Moulin. Uma barragem de 155 metros de altura fecha o lago, que tem uma capacidade útil de 93 milhões de metros cúbicos de água. Devido à diferença de altitude de 1.000 metros entre a barragem e a central elétrica, a água chega às turbinas através da conduta a uma pressão de 100 bar.
Rede sistémica
A energia hidroelétrica assim produzida é suficiente para acionar duas turbinas de 65 megawatts que produzem até 330 gigawatts-hora por ano. Estes dados de desempenho tornam a central de Valpelline importante não só para o fornecimento de energia à população do Vale de Aosta, mas também para os planos estratégicos da Itália em matéria de energia: o facto de poder ser posta em funcionamento em caso de apagão faz dela uma das centrais elétricas que ajudaria a restabelecer a rede italiana de 220 kilovolts num cenário desse tipo.
Nenhuma avaria possível deve passar despercebida
Mais uma razão para os engenheiros da CVA garantirem sempre a funcionalidade desta e de outras centrais da CVA, como salienta Antonino Sannolo, engenheiro responsável pela Divisão de Engenharia Eletromecânica do Departamento de Operações. "Entre outras coisas, o nosso serviço é responsável pela manutenção de cerca de 70 geradores hidrelétricos. Para poder planear com precisão os trabalhos de manutenção, é necessário conhecer a condição das instalações em qualquer momento. Para o efeito, realizamos ensaios não destrutivos dos principais componentes mecânicos, bem como inspeções térmicas, medidas de proteção elétrica, verificações elétricas dos geradores e ensaios de vibração dos suportes das turbinas. Qualquer falha em desenvolvimento que não seja detetada pode levar à falha da máquina e, consequentemente, a perdas económicas."
Monitorização da condição através do retrofit: Inúmeros sensores em turbinas e geradores de energia registam o comportamento vibratório dos componentes rotativos, bem como a temperatura, a pressão e o fluxo dos líquidos de refrigeração.
Normalização dos sistemas de controlo e monitorização
O principal desafio destes ensaios reside na localização geográfica das centrais hidroelétricas, que cobrem todo o Vale de Aosta - uma área de cerca de 3 200 quilómetros quadrados.
"Os geradores nem sempre são facilmente acessíveis e alguns deles foram construídos em grutas nas montanhas", explica Sannolo. Com a ajuda de empresas como a ifm, estamos agora a digitalizar todas as nossas instalações, de modo a reduzir o esforço de monitorização e a necessidade de inspeções no local.
Neste contexto, os atuais sistemas de controlo e monitorização de 22 centrais hidroelétricas do Vale de Aosta devem ser modernizados de forma normalizada e disponibilizados centralmente a nível informático. Em linha com este objetivo, a central elétrica de Valpelline já foi equipada com sensores de vibração da ifm, de forma a manter sempre um olhar atento sobre os requisitos de manutenção das turbinas e geradores de energia. Sensores adicionais monitorizam a pressão e a temperatura do líquido de refrigeração.
O circuito de arrefecimento e o abastecimento de água também são monitorizados
A CVA também já está a utilizar soluções de digitalização de última geração em várias das suas instalações. Nas instalações de Covalou, por exemplo, muitos dados importantes das instalações são registados pelos sensores ifm e transmitidos ao nível informático para garantir o funcionamento da central hidroelétrica de 41 megawatts construída em 1926. Para além da temperatura e da pressão, o fluxo do líquido de refrigeração também é monitorizado aqui. Em conjunto com os dados dos sensores de vibração, é possível obter uma visão geral exata da condição da instalação.
Plataforma IIoT: análise centralizada de dados e alarmes
O CVA apoia-se igualmente nos mais modernos sistemas a nível informático. Um exemplo disso é o moneo, a plataforma IIoT da ifm. Além de possibilitar a parametrização central de infraestruturas IO-Link e a utilização de dados de sensores transmitidos para a otimização de processos, o moneo RTM também avalia os dados dos sensores de vibração e alerta o operador da instalação se os limites predefinidos forem excedidos.
"Com o moneo, podemos recolher uma vasta gama de dados que permitem aos nossos técnicos analisar todas as tendências de vibração em tempo real", explica Sannolo. "Ao longo dos últimos anos, desenvolvemos um novo método de análise que consiste essencialmente em reduzir ao mínimo as verificações da condição no local, utilizando-as apenas quando os sistemas de teste online indicam uma falha."
Imagem 1 + 2: Através do moneo, os técnicos de manutenção da CVA analisam detalhadamente os dados de cada central hidroelétrica.
Imagem 3: Os dados de toda a eletrónica de diagnóstico da ifm são recolhidos centralmente a nível do IT, onde são analisados com o moneo, a plataforma IIoT da ifm.
Objetivo a longo prazo: manutenção preditiva
A integração de todos estes dados num sistema centralizado permite aos técnicos e engenheiros da CVA acompanhar e comparar todas as informações mais facilmente e em qualquer altura. "Transferimos todas estas informações dos sensores para uma base de dados. A longo prazo, queremos criar uma verdadeira manutenção preditiva. Acreditamos que o ponto de partida para este objetivo ambicioso é a implementação de uma boa análise de vibrações".
Com o moneo|Industrial AI Assistant, a ifm já oferece a possibilidade de utilizar a inteligência artificial para monitorizar a condição das instalações com grande precisão e reagir ainda mais cedo a danos iminentes. Para o efeito, as ferramentas utilizam dados históricos para conhecer a condição normal das instalações. Com base neste conhecimento, o SmartLimitWatcher pode monitorizar com precisão o comportamento dinâmico de oscilação, enquanto o PatternMonitor examina os valores individuais dos dados relevantes - como a temperatura, a pressão ou o caudal - para detetar tendências de subida ou descida, aumento da volatilidade ou saltos.
Sensores fiáveis mesmo em ambientes difíceis
"No geral, estamos muito satisfeitos com os produtos da ifm. Durante os testes e em funcionamento, verificámos que são adequados para serem utilizados em ambientes industriais como o nosso", resume Manuel Bonjean, responsável pela automatização da central hidroelétrica da CVA.
"Os sensores funcionam perfeitamente em ambientes húmidos, como os encontrados nas nossas centrais hidroelétricas, e também nas temperaturas muito baixas que prevalecem frequentemente nos invernos alpinos. As soluções da ifm permitem-nos monitorizar cada vez melhor os nossos sistemas. Além disso, também conseguimos normalizar a tecnologia de sensores utilizada em todas as nossas centrais hidroelétricas, o que reduziu significativamente o número e a variação das peças de substituição em stock. Isto liberta o nosso orçamento e torna o planeamento da manutenção muito mais fácil para o nosso departamento de manutenção." Antonino Sannolo acrescenta: "No início, apenas comprávamos componentes à ifm. Quando nos apercebemos que também podíamos obter um sistema chave-na-mão da ifm, bem como o conhecimento especializado para a análise de vibrações baseada no IT, decidimos trabalhar ainda mais de perto com a ifm e realizar a instalação e o comissionamento no local em conjunto. O facto de podermos continuar a contar com a sua experiência e apoio, mesmo depois de todos os sistemas terem sido implementados, é certamente algo que nem todos os fornecedores de sistemas podem oferecer desta forma."
Algumas das centrais hidroelétricas da CVA têm quase 100 anos, outras são de difícil acesso e todas estão espalhadas pelo Vale de Aosta.
Conclusão
Com a ajuda de soluções de digitalização eficazes e integradas, a ifm apoia a empresa de energia CVA na operação das instalações necessárias para abastecer a população e as empresas do Vale de Aosta com eletricidade gerada de forma sustentável - de forma fiável e permanente.
