Análises termomecânicas na estrutura de concreto do poço do gerador da usina hidrelétrica de Itaipu

Abstract

Foi realizada uma análise térmica e estrutural da parede do poço do gerador da unidade U-04 da Usina Hidrelétrica de Itaipu, com o objetivo de investigar os efeitos das variações térmicas decorrentes das paradas de máquina. A crescente frequência de ciclos operacionais nas usinas hidrelétricas, especialmente em cenários com alta penetração de fontes de geração intermitentes, tem intensificado os efeitos de gradientes térmicos nas estruturas de concreto, contribuindo para o surgimento de fissuras em regiões críticas. Utilizando dados reais de temperatura registrados in situ, foram realizadas simulações numéricas transientes pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) para estimar a distribuição das tensões térmicas ao longo da parede do poço. A modelagem considerou um modelo constitutivo não linear com dano associado (Microplane), capaz de representar a plastificação do concreto em regiões tracionadas. Os resultados revelaram correlação entre regiões com deformações plásticas no modelo e fissuras observadas em inspeções de campo, evidenciando a influência dos gradientes térmicos como principal causa de tensões internas. Um cenário adicional de pré-tensão foi analisado, evidenciando que estados prévios de compressão alteram a distribuição das tensões térmicas. A análise foi conduzida com base em dados de um mês específico, sendo ressaltada a possibilidade de efeitos ainda mais severos em períodos com maiores variações térmicas sazonais. Os resultados reforçam a importância da modelagem termomecânica para estratégias de manutenção preventiva e para o aprimoramento das rotinas de inspeção em estruturas de suporte de geradores.