Na medida em que as turbinas foram se desenvolvendo, cada vez mais a indústria precisava de geradores com capacidades maiores, porém se esbarravam no resfriamento, até então utilizavam o ar como meio de resfriamento. A solução veio através do uso da utilização de Hidrogênio em Geradores.
O ar como meio de resfriamento em geradores suporta até determinado ponto, mas devido sua densidade e capacidade de troca térmica limitada não atende bem as máquinas com capacidades maiores, para um gerador suportar uma capacidade maior utilizando ar teria que ter grandes dimensões, dessa forma tornando-se inviável.
Por que utilizar o hidrogênio em geradores?
Para resolver essa deficiência o H₂ entrou em cena, sua capacidade de transferência de calor é muito superior em relação ao ar, também tem menor densidade, o que gera menor atrito com as partes rotativas, como sabemos atrito gera calor e consequentemente perderíamos energia na forma de calor.
Com Hidrogênio em Geradores tivemos a possibilidade de construir geradores mais compactos e com capacidade de geração elevada, outra vantagem é que o gerador trabalha selado, dessa forma seu interior não é contaminado por agentes externos.
Funcionamento do sistema
A circulação do Hidrogênio em Geradores é feita por dois ventiladores instalados nas extremidades do gerador, dessa forma o H₂ após trocar calor com o gerador segue para os trocadores de calor onde é resfriado e segue novamente para o interior do gerador.
Os trocadores de calor do gerador normalmente possuem alimentação proveniente de um circuito de resfriamento fechado ou de uma torre de resfriamento.
Para evitar a saída de H₂ nas extremidades do eixo, temos um sistema de selagem pressurizado com óleo acima da pressão do gerador impedindo a fuga do H₂, em relação a selagem temos um artigo específico nesse link.
Consumo de Hidrogênio em geradores
A princípio a quantidade de H₂ utilizada por dia vai depender do estado do sistema de selagem e também em relação a vazamentos, vale lembrar que quanto maior a capacidade de geração maior será a pressão de H₂ para compensar a capacidade de troca térmica.
Além da perda de H₂ por vazamentos também existe perda pelo próprio óleo de selagem. Uma pequena parte de H₂ pode se dissolver no óleo da selagem, para evitar explosões no tanque de óleo ou na linha de retorno temos extratores e vents para direcionar esse H₂ para atmosfera, alguns sistemas mais complexos contam com sistema de tratamento de óleo a vácuo.
O óleo de selagem além de retirar Hidrogênio em Geradores também pode levar ar e outros gases para o mesmo prejudicando a pureza do H₂.
O ponto mais importante é a pureza do H₂. Se sua pureza cair abaixo do recomendável estará comprometendo a segurança das pessoas e do equipamento devido ao risco de explosão. Em caso de anormalidade que impeça de manter a pureza do H₂ ou sua contenção no gerador deverá realizar a purga do gerador utilizando CO₂.
A purga com CO₂ ocorre sendo injetado na parte inferior, sendo que o H₂ será removido pela parte superior devido a diferença de densidade. A purga ocorrendo fora de emergências pode ser feita com calma evitando assim muita turbulência no interior do gerador. Maior turbulência causaria maior consumo de CO₂, pois parte desse gás sairia junto com H₂ para atmosfera.
Acima de tudo para manutenções dentro do gerador deverá remover também o CO₂ utilizando ar para deixar o ambiente de forma adequada para trabalhos.
Impacto da pureza da Utilização de Hidrogênio em Geradores
Em conclusão, outro ponto que a pureza do H₂ vai influenciar e muito será na geração. Quanto menor a pureza maior será a densidade do gás dentro do gerador devido a mistura do H₂ com outros gases. Em suma com gás mais denso vamos ter maior atrito do gás com as partes rotativas do gerador perdendo energia na forma de calor.
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Graduando em Administração pela Faculdade Cruzeiro do Sul, Curso Técnico em Eletrotécnica. Mais de 10 anos de experiência em operação de termelétricas.
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