Considerações Gerais para as Centrais Analisadas

Os dados de cada equipamento foram comparados para cada uma das centrais avaliadas a fim de encontrar os pontos em comum entre as centrais. Para as três centrais analisadas, é possível observar na Figura 5.7, Figura 5.8 e Figura 5.9 a correlação linear entre os dados de vazão em massa, entalpia e exergia específica entre a condição de projeto e VWO. Para a análise da central, esta correlação é importante, pois favorece encontrar quais os fluxos que apresentam possíveis alterações nos seus parâmetros termodinâmicos.

Figura 5.7 – Correlação das vazões mássicas para condições de projeto e VWO dos fluxos das centrais Wolf Creek, Bell Bend e U.S.EPR.

Fonte: Elaborada pela própria autora.

Destaque para a correlação dos dados de vazão mássica apresentados na Figura 5.7, da qual pode-se observar os maiores valores de vazão mássica da condição de VWO em relação aos valores da condição de projeto.

Também foram correlacionados os valores de irreversibilidades nos equipamentos para as duas condições (projeto e VWO). Os resultados apresentados na Figura 5.10 indicam uma correção linear entre os dados encontrados, com exceção de alguns equipamentos que apresentam valores de irreversibilidade fora da tendência geral, podendo haver indicativo de necessidade de revisar os seus parâmetros termodinâmicos, sendo eles a turbina de alta pressão para central da U.S.EPR e gerador de vapor nas centrais Wolf Creek, Bell Bend e U.S.EPR. Especificamente para o gerador de vapor, o valor da pressão de entrada da água do circuito secundário não é disponibilizado para nenhuma das três centrais analisadas, assim este dado

teve seu valor adotado e há grande possibilidade deste parâmetro termodinâmico ter influenciado no comportamento anômalo deste equipamento em relação aos demais.

Figura 5.8 – Correlação das entalpia para condições de projeto e VWO dos fluxos das centrais Wolf Creek, Bell Bend e U.S.EPR.

Fonte: Elaborada pela própria autora.

Figura 5.9 – Correlação da exergia específica para condições de projeto e VWO dos fluxos das centrais Wolf Creek, Bell Bend e U.S.EPR.

Figura 5.10 – Correlação da irreversibilidade para condições de projeto e VWO dos equipamentos das centrais Wolf Creek, Bell Bend e U.S.EPR.

Fonte: Elaborada pela própria autora.

O gráfico ilustrado na Figura 5.11 compara as irreversibilidades em MW para cada um dos equipamentos. De modo geral, os equipamentos apresentam uma mesma tendência de queda, elevação ou conservação das irreversibilidades para ambas as condições analisadas, independente da central nuclear, e com isso não apresentam uma relação direta com o tipo de reator nuclear ou com o layout da central, mas possivelmente com o modo de operação da mesma com peculiaridades associadas às características de fabricação dos equipamentos.

Alguns equipamentos apresentaram sua irreversibilidade constante ou praticamente constante entre as condições de projeto e VWO como, é o caso do reator nuclear, do desumidificador e do reaquecedor. O gerador de vapor apresentou redução. Por sua vez, turbinas de baixa pressão e condensador apresentaram elevação em suas irreversibilidades.

Figura 5.11 – Comparação das irreversibilidades (MW) para condições de projeto e VWO dos principais equipamentos das centrais Wolf Creek, Bell Bend e U.S.EPR.

Vale salientar que os mesmos equipamentos que se apresentaram fora da tendência no gráfico de correlação de irreversibilidade na Figura 5.10 são os que apresentam valores discordantes no gráfico de comparação de irreversibilidade da Figura 5.11.

No sistema de reaquecimento de vapor, as irreversibilidades encontradas para o “módulo” do desumidificador são muito menores que as apresentadas no “módulo” dos reaquecedores (Figura 5.11), para ambas as condições analisadas (Projeto e VWO), e que apesar de se tratar de um único equipamento do ponto de vista físico, a análise exergética foi o diferencial para identificar qual “módulo” efetivamente apresenta a maior irreversibilidade e permitir um direcionamento dos trabalhos para reduções de perdas de energia.

Apesar da central Bell Bend e U.S.EPR serem projetadas com reator nuclear PWR do tipo EPR, as variações das irreversibilidades encontradas entre as centrais permitem supor que as peculiaridades dos seus projetos implicam em uma similaridade dos resultados, mas com valores absolutos de irreversibilidades distintos entre si, ressaltando assim a importância de cada central ser avaliada de forma independente.

Ao analisar as irreversibilidades das centrais, nas suas diferentes condições de operação, é mais interessante avaliar os seus valores absolutos (em MW) do que suas irreversibilidades percentuais. Isso se deve ao fato de cada central apresentar um valor de irreversibilidade total distinto entre si, e se o equipamento apresentar a mesma irreversibilidade nos dois casos, vai obrigatoriamente apresentar valores distintos de irreversibilidade percentual entre as condições analisadas.

Para uma melhor compreensão da importância da avaliação das irreversibilidades sobre a ótica de valores absolutos, são apresentadas na Figura 5.12 as diferenças entre a condição de projeto e a condição de VWO para os valores de irreversibilidade (MW) e irreversibilidade percentual de cada um dos equipamentos para as centrais analisadas. É possível observar que o reator nuclear não apresentou variação na sua irreversibilidade entre as duas condições analisadas, mas em termos percentuais apresenta variações entre 0,5 % e 2,5 %. Assim, a irreversibilidade percentual é um parâmetro interessante para apresentar as distribuições das perdas totais da central para uma dada condição, mas não para fins comparativos de perdas individuais entre condições distintas de operação.

Figura 5.12 – Comparação das diferenças, entre a condição de projeto e a condição de VWO, para os valores de

irreversibilidade (MW) e irreversibilidade percentual total de cada um dos equipamentosdo circuito secundário

das centrais Wolf Creek, Bell Bend e U.S.EPR. Fonte: Elaborada pela própria autora

Na Figura 5.13 são expostas as variações entre os valores de eficiência exergética na condição de VWO e de projeto, para diferentes equipamentos das centrais Wolf Creek, Bell Bend e U.S.EPR, e que tal variação é relativa a cada condição operacional da central. Nos resultados obtidos, observa-se que o único equipamento que apresenta um comportamento similar entre as centrais analisadas é o gerador de vapor. Isso se deve provavelmente à margem térmica operacional destes equipamentos, que está diretamente relacionada com a condição de VWO da central. Os valores obtidos para a diferença de eficiência exergética para as condições analisadas não apresenta uma tendência de aumento ou redução deste parâmetro nos equipamentos, e tal comportamento também é observado entre as diferentes centrais, inclusive entre as centrais Bell Bend e U.S.EPR, que operam com o mesmo tipo de reator. Tal diferença de eficiência, entre as condições analisadas, pode estar relacionada não apenas ao modo de operação da central, mas ao layout do arranjo dos equipamentos, as condições de operação ideais de cada equipamento de acordo com seu fabricante e as características intrínsecas ao seu projeto de fabricação.

Foram comparados também os valores de água extraída nas turbinas de baixa pressão. É possível observar (Figura 5.14) um aumento deste parâmetro entre a condição de projeto e VWO, sendo que para a central Wolf Creek foi de 6,5 % (22,12 kg/s para 23,67 kg/s), 1,8 %

para a central Bell Bend (30,92 kg/s para 31,49 kg/s) e 3,7 % na central U.S.EPR (40,48 kg/s para 42,01 kg/s).

Figura 5.13 – Comparação da diferença entre a eficiência exergética para a condição VWO e de projeto de diferentes equipamentos para as centrais Wolf Creek, Bell Bend e U.S.EPR.

Fonte: Elaborada pela própria autora

Figura 5.14 – Vazão mássica de água extraída na turbina de baixa pressão para a condição VWO e projeto das centrais Wolf Creek, Bell Bend e U.S.EPR.

De acordo com U.S.EPR (2008), a central Bell Bend apresenta 30,39 kg/s de água extraída na condição de projeto e 31,16 kg/s para condição de VWO. Segundo U.S.EPR (2009) são extraídos 42,82 kg/s de água na condição de projeto e 44,03 kg/s para as VWO para a central EPR. Assim, a diferença entre os dados calculados e os disponibilizados na literatura para a central Bell Bend são de aproximadamente, 1,73 % na condição de projeto e 1,07 % para condição de VWO; por sua vez, para a central U.S.EPR, tais diferenças são de 5,46 % para condição de projeto e 4,6 % para a condição de VWO.

A central Bell Bend e a EPR apresentam o mesmo projeto de reator e também o mesmo número de extrações na turbina de baixa pressão, mas apresentam valores de água extraída distintos entre elas. Tais variações entre os resultados encontrados podem estar associadas especialmente à diferença de modelo e/ou fabricantes das turbinas destas centrais, implicando em valores distintos de eficiência dos dispositivos internos de remoção de água desses equipamentos.

Capítulo 6