SOMA avança na direção da indústria 4.0 com a incorporação de réplicas virtuais ao monitoramento dos geradores da UHE Itaipu

O Cepel instalou, na primeira semana de fevereiro, uma atualização do SOMA (Sistema Orientado ao Monitoramento de Ativos) na Central Hidrelétrica de Itaipu, colocando em produção ferramentas de monitoramento em tempo real dos diversos equipamentos que compõem a unidade geradora, por meio da navegação virtual em modelos tridimensionais.

Através da Interface Homem-Máquina 3D (IHM-3D), o usuário do SOMA pode visualizar, em réplicas virtuais dos geradores, a posição exata em que se originam os sinais monitorados, identificar subsistemas afetados e investigar a interação entre os sinais monitorados nos diversos componentes dos equipamentos, facilitando a análise de seus modos de falha. Além da navegação pela estrutura da máquina e dos sinais de monitoramento, a IHM-3D permite desmontar e remontar virtualmente cada parte do gerador com seus respectivos sensores.

A incorporação de réplicas virtuais ao monitoramento de ativos é um dos pilares da Indústria 4.0, que busca aprimorar a gestão e a operação dos equipamentos a partir dos seus modelos digitalizados, também chamados ‘digital twins’ ou gêmeos digitais. Como explica o pesquisador do Cepel André Tomaz de Carvalho, gerente do SOMA, “as réplicas digitais podem ser subdivididas em estruturais ou estáticas – como é o caso das atualmente implantadas em Itaipu – e em comportamentais ou dinâmicas – que consistem em simulações numéricas em tempo real do comportamento dos equipamentos com base em modelos de engenharia. O SOMA dá suporte a ambas, proporcionando à engenharia de manutenção ferramentas valiosas para o monitoramento da condição dos seus ativos”.

Histórico

A implementação de réplicas virtuais para o monitoramento da hidrelétrica de Itaipu teve início em 2006, com a modelagem tridimensional da barragem. Em 2011, a empresa decidiu investir na modelagem tridimensional detalhada das Unidades Geradoras, também sob a condução do Centro de Estudos Avançados sobre Segurança de Barragens (CEASB) – pertencente ao Parque Tecnológico Itaipu-BR.

Mais recentemente, com a adoção do SOMA como núcleo do Sistema Matrix-UG [sistema de monitoramento e diagnóstico das 20 unidades geradoras da usina], Itaipu deu início a um novo desenvolvimento, integrando os modelos tridimensionais dos geradores em uma IHM que permitisse visualizar, em tempo real, os sinais monitorados pelo sistema do Cepel. O projeto, coordenado pelo CEASB, foi executado pela startup do PTI-BR AIS Ambientes Virtuais, especialista na tecnologia de gêmeo digital para a indústria, utilizando uma tecnologia de games.

“Atualmente, o sistema está apto e configurado para receber diferentes tipos de sinais, como vibração, descargas parciais, pressão, entre outros. Os sensores de temperatura já estão conectados ao sistema, e a conexão dos demais tipos está em processo de instalação. O sistema adquire, ainda, sinais de potência ativa e reativa, rotação, corrente da unidade geradora, entre outros, através de conexão digital com outro sistema disponível na planta, o Sistema de Integração de Redes Industriais – SIRI”, explica o coordenador do Projeto Matrix-UG José Quirilos Assis Neto, da Divisão de Engenharia Eletromecânica de Itaipu Binacional.

O ambiente da IHM-3D instalado nos geradores pode ser acessado a partir da intranet da empresa via navegador padrão de internet, através da aplicação de monitoramento online do SOMA, e alcança todos os geradores, tanto de 50 Hz, quanto de 60 Hz.
Dessa forma, a IHM-3D, seguindo o vetor da digitalização nos sistemas de monitoramento e diagnóstico de equipamentos, disponibiliza à Engenharia de Manutenção de Itaipu uma visualização mais concreta da estrutura e do estado operativo dos geradores, provendo subsídios ao seu corpo técnico para a avaliação dos equipamentos e eventuais planejamentos de atividades.

De acordo com o pesquisador André Tomaz, as réplicas comportamentais dos geradores, baseadas em simulações numéricas em tempo real, já estão em fase avançada de desenvolvimento sob a gerência do pesquisador Renato de Oliveira Rocha, no Laboratório de Mecânica Aplicada do Cepel, que presta suporte de engenharia ao desenvolvimento do SOMA, devendo ser incorporadas em uma próxima versão do sistema em Itaipu.