Usinas termelétricas modernas (carvão, gás, nuclear, biomassa) não são apenas caldeiras e turbinas — são massivos sistemas controle distribuído, tempo-real. Eletrônica permeia cada camada, sensor à interface rede.
1. Instrumentação & Sensoriamento (Sentidos)
- Temperatura: Termopares (Tipo K, S, B), RTDs (Pt100), Pirômetros infravermelho (chama/fornalha).
- Pressão: Transmissores pressão diferencial (Rosemount, Yokogawa) para caldeira, vapor, condensador, combustível.
- Vazão: Venturi/Orifício DP, Ultrassônico, Coriolis (combustível), Magnético (água).
- Vibração: Acelerômetros, sondas proximidade (corrente parasita) mancais turbina — crítico dinâmica rotor.
- Químico/Analítico: pH, condutividade, O2 dissolvido, sílica, analisadores sódio (química água/vapor). CEMS (Monitoramento Contínuo Emissões) SOx, NOx, CO, CO2, Hg, PM.
2. Sistemas Controle (Cérebro)
- DCS (Sistema Controle Distribuído): Espinha dorsal (Honeywell Experion, Emerson DeltaV, Yokogawa Centum, ABB 800xA). Controladores redundantes, I/O, servidores, historiador, HMI. Gerencia combustão caldeira, água alimentação, velocidade/carga turbina, vácuo condensador.
- PLC (Controlador Lógico Programável): Sistemas segurança (BMS — Burner Management System), plantas auxiliares (manuseio carvão, cinzas, tratamento água), equipamentos empacotados (Siemens S7, Rockwell ControlLogix).
- SIS (Sistema Instrumentado Segurança): IEC 61511 SIL-rated. Desligamento Emergência (ESD), Viagem Turbina, Corte Combustível Caldeira. Independente DCS.
- Controle Processo Avançado (APC) / MPC: Controle Preditivo Baseado Modelo otimizando taxa calor, emissões, rampas carga.
3. Geração Potência & Interface Rede (Músculo)
- Sistemas Excitação (AVR): AVRs digitais (sem escovas, estáticos) controlam corrente campo → tensão terminal, VArs, estabilidade (PSS — Estabilizador Sistema Potência).
- Controle Regulador: Eletro-hidráulico (DEH) ou digital. Resposta frequência primária, acompanhamento carga, teste válvulas.
- Proteção Gerador: Relés numéricos (SEL, GE, Siemens): 87G (Diferencial), 40 (Perda Excitação), 51V (Sobrecorrente Restringida Tensão), 64F (Terra Campo), 24 (Volts/Hz).
- Proteção Transformador & Barra: 87T, 87B, Distância (21), Falha Disjuntor (50BF).
- Sincronismo: Auto-sync check (25) fechamento disjuntor gerador.
4. Eficiência, Confiabilidade & Digitalização
- Monitoramento Condição / PdM: Análise vibração online, análise óleo, descarga parcial (PD) monitoramento enrolamentos estator, termografia.
- Gêmeo Digital / IA: ML informado física para otimização taxa calor, detecção incrustação, previsão vida útil remanescente.
- Cibersegurança (Segurança OT): IEC 62443, segmentação rede (Modelo Purdue), gateways unidirecionais (diodos dados), detecção anomalias.
5. Redes Comunicação
- Fieldbus: Foundation Fieldbus (H1), PROFIBUS PA, HART (4–20mA + digital).
- Ethernet Industrial: PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP, OPC UA. TSN (Time-Sensitive Networking) para controle determinístico.
- Sem Fio: WirelessHART, ISA100.11a, 5G/LTE privado para trabalhadores móveis, drones, robótica.
Eletrônica transforma energia química/térmica em energia elétrica *despachável, controlável, monitorável*. Sem elas, usina moderna incontrolável, insegura, antieconômica.
