Solução para Inspeção subaquática da condição das Pás de Turbinas e do Tubo de Sucção de Unidades Geradoras de Usinas Hidrelétricas

Leaders: Waldson Melo de Bezerra

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 para Inspeção subaquática da condição das Pás de Turbinas e do Tubo de Sucção de Unidades Geradoras de Usinas Hidrelétricas.

-> Observações: Para apoiar o preenchimento da proposta, 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: https://teams.microsoft.com/meet/215164936021166?p=UE4qSUzwrNiCBLKBkB
Link de participação: 14/09 as 17h

-> 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);

A seguir detalharemos o desafio de inovação tecnológica.

A) Contexto e motivação

Usinas hidrelétricas têm operado em condições cada vez mais severas, favorecendo o surgimento de trincas e degradação das pás, intensificado pela cavitação, elevando custos de manutenção (OPEX) e risco de indisponibilidade. Buscamos soluções tecnológicas (parcerias) que possibilitem realizar a inspeção das pás das turbinas e do tubo de sucção (jusante turbina) sem a necessidade de esgotar a água da unidade geradora.

B) Dor (problema) a ser resolvida

Precisamos reduzir os custos e o impacto na disponibilidade causado pela realização de inspeções nas pás de turbinas e no tubo de sucção.

A inspeção das pás da turbina e do tubo de sucção visa possibilitar conhecer a condição dos referidos ativos, gerando subsídios para o correto planejamento da manutenção:

Tempo de parada;
Quantidade de material para correção;
Aferição do nível de profundidade dos danos estruturais;

A inspeção visual atualmente realizada, tanto nas pás da turbina quanto no tubo de sucção, implica elevados custos de mobilização, incluindo recursos como bombeiros civis, mergulhadores e estruturas de andaimes, entre outros.

C) Objetivo do desafio

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

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

Dentro do Escopo:

Formulação de proposta de solução com recursos necessários para realização de inspeção detalhada interna e externa das pás de turbinas Kaplan, Francis e Bulbo e do tubo de sucção (pós turbina) saída jusante, sem o esgotamento da água, com os seguintes entregáveis principais.

Fornecimento de modelo 3D do rotor e suas pás, com visão interna (entre pás) e externa, apresentando todas as irregularidades encontradas em sua superfície, incluindo a profundidade dos possíveis danos estruturais.
- O modelo 3D deve contemplar as condições da parte interna entre pás, região indicada na imagem abaixo (região indicada na seta). Com aferição do nível de profundidade dos danos estruturais em todas as pás que compõem a turbina.

Figura 1 – Região de difícil acesso entre pás que precisa ser escaneada.

Fornecimento de modelo 3D do duto de sucção, apresentando todas as irregularidades encontradas em sua superfície, com aferição do nível de profundidade dos danos estruturais.
Relatório final com as indicações das medidas dos danos encontrados na superfície do rotor da turbina e do duto de sucção.

Fora do Escopo:

Não serão consideradas soluções baseadas em inspeção manual por mergulhadores, em função dos riscos à segurança envolvidos, sendo objetivo do desafio eliminar ou reduzir a exposição humana em ambiente subaquático ou confinado.
Soluções que se limitem ao uso de ROVs convencionais equipados apenas com câmeras (inclusive câmeras estéreo ou câmeras ópticas de mercado), sem capacidade comprovada de atender aos requisitos de modelagem 3D com acurácia dimensional e medição de profundidade dos danos, entre as pás, não serão consideradas.
Propostas que não demonstrem capacidade de inspeção eficaz em regiões críticas e de difícil acesso, especialmente entre pás da turbina, onde há restrições geométricas, estão fora do escopo.
Abordagens que considerem como pré-requisito o esgotamento da água completo da Unidade Geradora.
Abordagens que não apresentem evolução tecnológica clara em relação às soluções de mercado, ou que repliquem limitações previamente identificadas (baixa qualidade de dados, ausência de medição confiável de danos e dependência extrema de condições ideais de visibilidade), não serão priorizadas.

E) Quem pode participar

Startups industriais (materials/robotics/manufacturing), fabricantes, empresas de engenharia e manufatura avançada, OEMs e fornecedores do setor, ICTs, universidades e centros de pesquisa com tecnologia transferível.

F) Indicadores (KPIs) desejados para o piloto

Tempo de inspeção (mobilização de equipe/equipamentos; tempo de preparação/execução; tempo de coleta e processamento de dados; tempo total do ciclo);
Limite máximo de turbidez e de visibilidade;
Acurácia da medição dos danos encontrados na superfície das pás (comprimento/largura, profundidade, localização no modelo 3D, capacidade de detectar danos pequenos ou em regiões de difícil acesso e manutenção da qualidade dos dados em regiões curvas ou com baixa visibilidade);
Acurácia da medição dos danos encontrados na superfície do tubo de sucção (comprimento/largura, profundidade, localização no modelo 3D, precisão da localização longitudinal no duto, percentual de superfície reconstruída em 3D e manutenção da qualidade dos dados em regiões curvas ou com baixa visibilidade);
Custo para escala da aplicação (por inspeção, por metro quadrado inspecionado e por ativo/unidade geradora);
ROI e Payback - Economia estimada em relação ao método atual; Payback estimado da aquisição ou contratação recorrente da solução;
Percentual de cobertura da inspeção (% da superfície mapeada para o modelo 3D);
Índice de inspeções concluídas com êxito (por exemplo: inspeção concluída com cobertura mínima, dados utilizáveis, modelo 3D gerado e identificação real dos danos estruturais (com cálculo do volume da correção) e relatório técnico entregue);
Precisão da georreferência/localização do dano (capacidade de localizar o dano no rotor ou duto);
Taxa de falsos positivos e falsos negativos (erros na identificação de danos);
Taxa de retrabalho de inspeção (percentual de regiões que precisam ser reinspecionadas);
Autonomia de operação subaquática (tempo de operação contínua ou alcance operacional);
Capacidade de navegação em regiões confinadas (desempenho em vãos entre pás e obstáculos);
Precisão na estimativa de material de reparo (diferença entre material previsto e utilizado);
Redução de exposição humana a ambiente subaquático/confinado (Redução ou eliminação da necessidade de mergulhadores).

G) Requisitos técnicos

Aplicação em ambiente de UHE: a solução deve ser concebida para aplicação real em usina hidrelétrica, com procedimento padronizável e resultados repetíveis (não artesanal).
O fornecedor poderá, entre outros formatos a serem propostos: aplicar sua solução de ROV; fornecer o serviço de inspeção; ou poderá fornecer os acessórios para utilização no ROV AXIA, mediante a avaliação de viabilidade.
- Modelos dos ROVs AXIA
  - Modelo FIFISH V6 Expert (QYSEA)
  - Modelo FIFISH E-Master (QYSEA)

A proposta de solução deverá apresentar maturidade para futura aplicação em escala, alta mobilidade e segurança operacional, imagem de alta resolução (4K), utilização de sensores IMU, temperatura e profundidade, entre outros, controle por VR (realidade virtual) e capacidade de adicionar múltiplos payloads.

O ROV deve ter capacidade de:
- Operar em profundidade mínima de 50 metros;
- Percorrer distâncias de até 150 metros;
- Navegar entre obstáculos de 500 mm.

Figura 2 – Visão da distância entre as pás: 554 mm (55,4 cm).

Figura 3 – Visão do comprimento do duto: 70 metros no total (45,73 metros cada trecho – subida e descida).

Figura 4 – Visão da altura mínima do duto: 5 metros.

H) Requisitos desejáveis (diferenciais)

Autonomia da AXIA com a aquisição da tecnologia (equipamentos e ferramentas) ou do futuro serviço para realização de novos ensaios em seus diversos ativos de geração hidrelétrica.

I) 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;
Solução deve ser aplicável considerando o não esgotamento da unidade geradora;
Deve-se garantir robustez operacional, repetibilidade e escalabilidade industrial, evitando soluções de caráter experimental ou artesanal;
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.

J) Contrapartidas e benefícios ao parceiro

Acesso a ambiente operacional real para validação tecnológica em escala piloto;
Oportunidade de validação da solução 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 ou prestação de serviço após validação da solução.

Prazo e link para submissão: O formulário de envio de propostas ficará disponível até 30/09/2026.

Dúvidas ou informações adicionais mande e-mail identificando no assunto o Título deste Desafio para innovationgrid@axia.com.br