Aumento de Vida Útil de Pás de Turbinas Hidrelétricas: Recuperação e Revestimentos Avançados Tolerantes à Cavitação e Erosão

Leaders: André Flavio Schiante Dos Santos e Marcos Aurelio Izumida Martins

Prezados parceiros do ecossistema de inovação, esperamos que todos estejam bem! Apresentamos abaixo um novo desafio tecnológico, para o qual buscamos propostas de solução tecnológica que aumente a vida útil de pás de turbinas de usinas hidrelétricas localizadas no Rio Madeira: recuperação e revestimentos avançados tolerantes à cavitação e erosão.

-> Informação Nova: Para apoiar o preenchimento da inscrição, convidamos os interessados a participar do Pitch Reverso, agenda online dedicada a apresentar o desafio em maior profundidade, esclarecer dúvidas técnicas e apoiar a avaliação de aderência da solução proposta.
Pitch Reverso: 30/06, às 17h
Link de participação: https://teams.microsoft.com/meet/216330616211811?p=FJltNCBoDCXnNqOty4

-> Prazo: O formulário para envio de propostas ficará disponível até 12/07/2026.

-> Para envio da Proposta de Projeto é necessário preencher o Formulário de Inscrição On-line (link no final desta página) - Atenção: neste formulário existe um item que solicita o envio de link para um vídeo de no máximo 5 minutos onde a instituição irá apresentar sua proposta de solução (formato de Pitch - 5 minutos) e o envio do Formulário Padrão de Proposta de Projeto (ver item a seguir).

-> No Formulário de Inscrição On-line (link final da página), materializando a proposta de projeto, existe campo específico que solicita o envio do FORMULÁRIO PADRÃO DE PROPOSTA DE PROJETO devidamente preenchido (click no link a seguir para BAIXAR o formulário em seu computador para edição).

i) Formulário_Proposta_Projeto_Tech_Partnerships-P&D (BAIXE o ARQUIVO para edição);

-> Obs.: Link para acesso ao Formulário de Inscrição no final desta página.

A seguir detalharemos o desafio de inovação tecnológica.

A) Contexto e motivação

Usinas hidrelétricas vêm operando em condições cada vez mais severas, nas quais a cavitação e a erosão aceleram o processo de desgaste e consequente degradação das pás de turbinas do tipo Kaplan e Bulbo, elevando custos de manutenção e risco de indisponibilidade, causando sérios riscos a operação de ativos de geração e controle do SIN. Com isso, buscamos soluções tecnológicas (parcerias) que aumentem a durabilidade das pás:

Materiais e Métodos de Reparo e Revestimentos: Identificar no mercado nacional e internacional materiais e revestimentos prontos que podem ser testados para recuperação / reparo de pás de turbinas hidráulicas, incluindo técnicas de aplicação, com o objetivo de ampliar o número de horas de operação entre os reparos necessários e consolidar uma estratégia de reparo + revestimento com definição de processos/métodos de aplicação qualificados, seguros e repetíveis no contexto do aumento da resiliência das Unidades Geradoras.

B) Dor (problema) a ser resolvida

Precisamos reduzir o impacto de cavitação e da erosão em pás de turbinas, aumentando vida útil, diminuindo intervenções e tornando a manutenção mais previsível. Hoje, a severidade dos desgastes impõe intervenções para reparos, queremos com novos materiais para correção, soluções de revestimentos para aplicação pós reparo e em novas pás, métodos de aplicação (reparo e revestimento):

1. Aumentar intervalos entre intervenções/reparos, com qualidade e repetibilidade industrial;

2. Otimizar o tempo de aplicação da solução, reduzindo indisponibilidade associada.

C) Objetivo do desafio

Selecionar propostas de solução de parceiros tecnológicos (startups, fabricantes, empresas, integradores, Universidades, Instituições de Ciência e Tecnologia - ICT etc.) capazes de entregar os resultados e impactos previstos neste desafio, individualmente ou em consórcio.

Frente 1 – Materiais e Processos de Reparo

Materiais e processos de reparo com alta resistência à cavitação/erosão a ser aplicada nas pás das turbinas que em operação sofreram processo erosivo/cavitacional, sem a necessidade de remoção das pás e/ou abertura do conduto hidráulico, com aplicação controlada e repetível, incluindo (não limitado a) recuperação por deposição metálica, que pode ser através de solda e também buscar novos materiais possíveis para recuperação cavitacional que podem substituir com melhor eficiência os que são utilizados atualmente.
Processos/métodos de aplicação qualificados, seguros e repetíveis considerando a natureza do local que é extremamente úmido, confinado, e com particularidades intrínsecas do ambiente funcional de turbinas hidráulicas. Deve-se considerar o atendimento impreterível das normas de segurança brasileiras, sendo as principais NR-06, NR-10, NR-12, NR-33 e NR-35.
Metodologia de qualificação: estudos preliminares de avaliação das tecnologias, simulação computacional, validações técnicas e econômicas e posterior atividades práticas como ensaios laboratoriais + prova de conceito e testes em campo, com critérios de aceitação e inspeção. ;

Frente 2 – Revestimentos e Processos de Aplicação

Revestimentos e processos de aplicação com alta resistência à cavitação/erosão a ser aplicada nas pás recuperadas ou novas das turbinas sem a necessidade de remoção das pás e/ou abertura do aro câmara, com aplicação controlada e repetível, incluindo (não limitado a): elastômeros técnicos, revestimentos metal-cerâmicos, laser cladding, HVOF (WC-CoCr / WC-NiCrBSi), FSP, cold spray, multicamadas e rotas híbridas.
Processos/métodos de aplicação qualificados, seguros e repetíveis considerando a natureza do local que é extremamente úmido, confinado, e com particularidades intrínsecas do ambiente funcional de turbinas hidráulicas. Deve-se considerar o atendimento impreterível das normas de segurança brasileiras, sendo as principais NR-06, NR-10, NR-12, NR-33 e NR-35.
Metodologia de qualificação: estudos preliminares de avaliação das tecnologias, simulação computacional, validações técnicas e econômicas e posterior atividades práticas como ensaios laboratoriais + prova de conceito e testes em campo, com critérios de aceitação e inspeção.

D) Escopo do desafio (o que está dentro e fora)

Dentro do escopo

Materiais, processos e rotas de aplicação para reparo de pás, com menor taxa de incremento de tensões residuais de forma a garantir a manutenção das características metalúrgicas adequadas à operação segura de toda área recuperada (quando aplicável, p.ex. laser cladding, solda).
Soluções de revestimentos avançados para proteção de regiões críticas sujeitas à cavitação e erosão, incluindo processos/procedimentos e rotas de aplicação.
Estratégia de qualificação e critérios de aceitação (QA/QC), inspeção e monitoramento pós-intervenção (mínimo necessário).
Elaboração de análise técnico-econômica comparativa, considerando cenários de “reparo + revestimento” versus substituição de pás, incluindo impactos em janelas de manutenção e disponibilidade.
Propostas inovadoras adicionais aderentes aos objetivos do desafio, desde que tecnicamente justificadas e aplicáveis ao ambiente operacional.

Fora do escopo (neste desafio específico)

Qualquer método de recuperação e/ou revestimento que exija a remoção das pás da turbina e/ou abertura do aro câmara e/ou adequação climática do local de instalação, ou qualquer intervenção estrutural que implique alteração significativa da configuração operacional;
Tecnologias dependentes de condicionamento climático controlado no local de aplicação.
Temas relacionados a características hidrossedimentológicas do rio Madeira (clima, bioma, sedimentos, características da água etc.), logística/infraestrutura e monitoramento de ativos como frente principal (podem aparecer como suporte, mas não são o foco central aqui).

E) Quem pode participar

Empresas de engenharia, empresas de manufatura avançada, fabricantes (turbinas, produtos poliméricos, eletrodos), integradores, startups e industriais (materials/robotics/manufacturing), empresas de O&Ms ligadas a operações em diferentes setores voltadas a problemas correlatos, fornecedores dos setores de polímeros e metais diversos, ICTs/universidades/centros de pesquisa com capacidade e tecnologias aplicáveis e transferíveis.

F) Indicadores (KPIs) desejados para o piloto

Para Frente 1 (Materiais e Processos de Reparo - solda)

Eficiência de mobilização operacional: tempo e complexidade para preparação da intervenção;
Taxa de desgaste (kg de recuperação / 1000h de operação) a ser avaliado após 8.000h, 12.000h, 16.000h e 20.000 de operação;
Tempo médio de reparo (kg aplicado / dia);
Custo por evento (R$/kg);
Redução do tempo total de indisponibilidade da unidade geradora;
Estabilidade e repetibilidade do processo (variabilidade entre aplicações).

Para Frente 2 (Revestimentos e Processos de Aplicação)

Durabilidade efetiva do revestimento (horas de operação até degradação relevante);
Taxa de desgaste (kg de recuperação / 1000h de operação) a ser avaliado após 8.000h, 12.000h, 16.000h e 20.000 de operação;
Tempo médio de aplicação (pás/dia);
Custo adicional por evento (R$/pás);
Eficiência de proteção (redução percentual da taxa de degradação);
Aderência e integridade do revestimento ao longo do tempo.

G) Requisitos técnicos

Requisitos gerais (aplicáveis a todas as propostas)

Para soluções prontas de mercado: Resultados consolidados de aplicações reais, preferencialmente em ambientes industriais similares
Aplicação em ambiente de UHE e repetibilidade industrial: a solução deve ser concebida para aplicação real em usina, com procedimento padronizável e resultados repetíveis (não “artesanal”).
Plano de qualificação e validação: deve apresentar rota clara de validação (arquitetura/planejamento → laboratório → prova de conceito → piloto em campo) com critérios de aceitação e inspeção.
Critérios objetivos de desempenho: definir métricas mensuráveis de ganho - KPIs (por exemplo: taxa de erosão/pitting, intervalos entre reparos/trocas, tempo de intervenção).
Compatibilidade com estratégia de ciclo de vida: propostas devem explicitar como contribuem para aumentar o número de horas de operação, visando ciclos mais longos entre os intervalos de manutenções.
Rastreabilidade e documentação técnica: entregar documentação de processo/projeto, parâmetros críticos, materiais consumíveis e plano de aplicação inspeção/aceitação e procedimentos.
Capacitação das equipes envolvidas nas empresas executoras e consequente capacidade de repasse das tecnologias para as equipes locais de O&M.

Frente 1 e 2 – Materiais de reparo, Revestimentos e Processos de Reparo

Requisitos mínimos (obrigatórios)

Solução baseada em materiais/revestimentos/processos avançados aplicáveis à proteção/reparo de pás sujeitas a cavitação/erosão (por exemplo, mas não limitado a: elastômeros técnicos, revestimentos metal-cerâmicos, laser cladding, HVOF (WC-CoCr / WC-NiCrBSi), FSP, cold spray, multicamadas e rotas híbridas).
Adequação do processo de recuperação para minimizar tensões residuais e garantir manutenção das características metalúrgicas adequadas à operação segura de toda área recuperada (quando aplicável, p.ex. laser cladding, solda).
Rota de qualificação completa contendo:
- estudos preliminares de avaliação das tecnologias que demonstrem através de experiências passadas a efetividade do produto ou método;
- apresentação de simulação computacional que evidencie que o produto ou método é viável em termos de tempo e aplicabilidade;
- ensaios laboratoriais (aderência, dureza, resistência a cavitação/erosão) e;
- provas de conceito e testes em campo em conjunto reduzido de máquinas/unidades e em máquinas/unidades reais em campo.
Proposta de valor ligada a investimentos: indicar como a solução reduz custo a necessidade de investimento de troca de pás e/ou custo de reparo e como aumenta a disponibilidade ao reduzir frequência de paradas.

Requisitos diferenciais

Opções de automação/robotização para aumentar repetibilidade, padronização e precisão do processo de reparo e de aplicação de revestimento: Uso de automação e/ou robotização para garantir maior padronização, precisão e segurança na aplicação;
Capacidade de adaptação a geometrias complexas e condições operacionais restritivas;
Soluções que possibilitem ganhos relevantes de escala e replicabilidade entre diferentes usinas hidrelétricas;
Redução significativa de risco operacional e aumento da segurança das equipes de manutenção.

Evidências e ensaios mínimos esperados (para comprovação)

Relatórios técnicos comparativos de desempenho em laboratório, incluindo ensaios de aderência, dureza, resistência à cavitação e erosão.
Plano estruturado de testes em campo, com definição clara de metodologia, critérios de aceitação e indicadores;
Relatório comparativo de desempenho das soluções aplicadas em campo;
Proposição de métricas quantitativas de desempenho, incluindo taxa de desgaste, intervalo entre intervenções e ganho de vida útil, por exemplo: taxa de recuperação (kg/1000h de operação) e intervalos entre reparos.
Indicadores de processo: tempo médio de reparo e estabilidade do resultado.

H) Restrições e premissas importantes (para orientar as propostas)

As soluções devem ser concebidas para aplicação em ambiente real de usina hidrelétrica, considerando condições adversas como alta umidade, espaço confinado e restrições operacionais;
As propostas devem estar plenamente aderentes às normas de segurança aplicáveis (NRs) e às práticas de O&M do setor elétrico;
É imprescindível a definição de critérios objetivos de inspeção, aceitação e acompanhamento da performance ao longo do tempo;
As soluções devem considerar viabilidade técnica, econômica e operacional, incluindo restrições de parada e manutenção das unidades geradoras;
As propostas de codesenvolvimento de soluções ou das técnicas de aplicação deverão buscar o atendimento do máximo de KRs dos manuais PROPDI e PEQUI ANEEL.

I) Contrapartidas e benefícios ao parceiro

Acesso a ambiente operacional real para validação tecnológica em escala piloto;
Oportunidade de validação ou codesenvolvimento com um player relevante do setor elétrico, potencializando maturidade tecnológica (TRL);
Geração de caso de referência (case) com alto valor de mercado nacional e internacional;
Possibilidade de contrato de fornecimento/serviço pós-validação.

J) Propriedade Intelectual

Este desafio tem objetivo de buscar solução(ões) em parceria com indústrias, fabricantes, fornecedores tecnológicos e centros de pesquisa/universidades, garantindo um ambiente seguro e colaborativo do ponto de vista de propriedade intelectual (PI).
As tecnologias já desenvolvidas pelos parceiros permanecem sob sua titularidade, sem qualquer exigência de compartilhamento compulsório, permitindo que as instituições participem com confiança e proteção de seus diferenciais competitivos. Ao mesmo tempo, caso surjam inovações relevantes a partir da parceria, estas poderão ser estruturadas em regime de codesenvolvimento, com modelo de PI definido em conjunto, assegurando ganhos para todas as partes envolvidas.
O principal objetivo é resolver de forma prática o desafio da UHE no rio Madeira, viabilizando soluções robustas, escaláveis e com alto potencial de replicação — abrindo espaço para parcerias de longo prazo e geração de valor aos ativos de geração da AXIA Energia e novas possibilidade de negócio e de ganhos para os respectivos parceiros.

K) Modelo de parceria esperado

Projeto piloto de codesenvolvimento ou de testes de soluções maduras com possibilidade de ser enquadro com PDI ANEEL cooperado, fornecimento com qualificação, licenciamento ou parceria com integrador/O&M, parcerias estratégicas entre proponentes (indústrias, fabricantes, integradores, Instituições de Ciência e Tecnologia - ICT, Universidades etc.).

Prazo e link para submissão: O formulário de envio de propostas ficará disponível até 12/07/2026.