Resfriando Geradores Com Hidrogênio

O hidrogênio nos permite atingir a geração máxima, mantendo o estator e os enrolamentos de campo dentro dos limites de temperatura do OEM.

PorThomas Ward, Consultor de Treinamento Sênior,Nós Energias Geração de Energia

O hidrogênio é um elemento único. Listado como o número 1 na tabela periódica dos elementos e com peso atômico ligeiramente acima de 1,0, não apresenta cor, odor, sabor ou chama aparente quando está queimando. Em outras palavras, seus sentidos não lhe dirão quando você estiver com problemas.

Mas o hidrogênio puro é usado para resfriar muitos de nossos geradores de CA e por várias boas razões. Vamos aprender o porquê.

Em 1935, o novo gerador Allis Chalmers de 80 MW da Unidade 1 em Port Washington, Wisconsin, era refrigerado a ar. Alguns anos depois, a usina colocou em operação a Unidade 2, que era idêntica à Unidade 1, exceto pelo tamanho do gerador, que era 30% menor porque era resfriado com hidrogênio puro. O hidrogênio foi uma ideia nova que realmente ajudou a melhorar a eficiência e o potencial de resfriamento de grandes geradores por vários motivos:

Quando a pureza do hidrogênio está entre 4% e 75%, torna-se extremamente inflamável. Isso se torna ainda mais perigoso quando consideramos a facilidade com que o hidrogênio se mistura com a atmosfera circundante. Isso é diferente de um gás como o propano, que é muito pesado e pode se acumular em locais isolados. É muito importante monitorar continuamente a pureza do gás do gerador para garantir que ele seja pelo menos 90% puro em todos os momentos durante a operação. A maioria dos utilitários mantém a pureza bem acima de 90% para permitir uma margem de erro razoável.

Quando o hidrogênio está queimando (oxidando), ele não produz uma chama visível. Portanto, produz muito pouco (se houver) calor radiante. Isso é muito perigoso porque quando o calor radiante é criado, o pessoal pode sentir o calor de longe. Com o hidrogênio, uma pessoa poderia simplesmente caminhar direto para o fogo, ficando sujeita a queimaduras graves e inalação de gás quente.

O alto teor de energia do hidrogênio implica que a reação (explosão) do hidrogênio libera cerca de 2,5 vezes a energia térmica da mesma quantidade (peso em massa) da gasolina. O desastre de Hindenburg em 1937 foi resultado de um pequeno vazamento de hidrogênio que foi provocado por um raio ou eletricidade estática enquanto tentava atracar. O dirigível foi completamente destruído em cerca de 30 segundos.

Como as moléculas de hidrogênio são minúsculas, é virtualmente impossível evitar vazamentos. Devido ao pequeno tamanho da molécula, há um fluxo constante de hidrogênio para dentro e para fora do sistema de óleo de vedação. Isso é inevitável, por isso é importante ter um meio de liberação contínua, ou "destreinamento" do hidrogênio do óleo. As vedações do eixo do gerador por design não são 100% "à prova de vazamentos", portanto, o gás deve ser adicionado regularmente para manter a pressão e a pureza adequadas. Pequenos vazamentos das vedações do eixo geralmente não apresentam riscos porque a maioria das áreas da turbina e do gerador são bem ventiladas, de modo que o escape de gás nunca atingirá concentrações perigosas. Por outro lado, geradores que são instalados parcialmente abaixo do deck da turbina podem realmente ter acumulações de hidrogênio abaixo de um deck de turbina de concreto. Essas áreas requerem monitoramento frequente (ou contínuo) para concentrações inseguras.

O hidrogênio é armazenado seco, adicionado seco e mantido seco no gerador a um ponto de orvalho de cerca de -140 F. A secura do gás torna muito fácil a auto-inflamação no ar. Em casos graves e catastróficos, quando uma turbina experimenta vibração destrutiva ou excesso de velocidade, a vibração é instantaneamente transferida para os mancais do gerador (que são menos robustos que os mancais da turbina), causando uma falha nas vedações de hidrogênio do gerador e produzindo resultados catastróficos.

O uso de hidrogênio como meio de resfriamento para geradores CA provou ser um meio seguro e eficaz de manter o gerador resfriado, minimizando as perdas de eficiência no motor principal. O hidrogênio nos permite atingir a geração máxima, mantendo o estator e os enrolamentos de campo dentro dos limites de temperatura do OEM. Além disso, acidentes com hidrogênio sempre podem ser evitados seguindo práticas seguras de operação e manutenção.