Modelagem do comportamento térmico dos anéis de desgaste de uma turbina Francis operando em compensador síncrono /

Orientador: Fernando Tadeu BóconInclui apęndiceDissertaçăo (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçăo em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 2005Inclui bibliografiaResumo: Este trabalho faz um balanço energético do interior de uma turbina (rotor)Francis quando esta opera em compensador síncrono, considerando o calor de atritoque é gerado pelo movimento do rotor no seu recinto e a disponibilidade de fluidorefrigerante (água) proveniente de vazamento pelo seu distribuidor. A questăoprincipal foi buscar uma resposta se há necessidade do sistema auxiliar deresfriamento, que normalmente é instalado neste tipo de turbina, quando realmenteexiste o tal vazamento. A maior parte do rotor fica exposta diretamente aovazamento, năo havendo problema de troca térmica. Todavia, existem os anéis dedesgaste (peças componentes do rotor), e que também geram calor, que năo săoabrangidos pelo fluido refrigerante de vazamento, devida a sua peculiaridadeconstrutiva (formam o labirinto), fazendo com que haja aquecimento cumulativo daregiăo que impediria uma definiçăo sobre a eliminaçăo do sistema auxiliar deresfriamento. Neste ponto, o trabalho mostra que ocorre um fenômeno relacionadocom o efeito centrífugo provocado pelo giro do cubo do rotor, que com a ajuda dosdutos de equilíbrio de pressăo, promove deslocamento de ar para a regiăo dos anéisde desgaste, com intensidade suficiente para vencer a barreira formada pela funçăode vedaçăo do labirinto, ocasionando transferęncia forçada de massa de ar destepara adequado equilíbrio térmico dos anéis. Devido ao regime de escoamentoturbulento no interior do labirinto, foi realizado cálculo analítico simplificado para teruma aproximaçăo do fenômeno e construído modelo experimental, com validaçăoatravés de um modelo numérico utilizando o programa CFX. Depois, foidesenvolvido estudo de casos de duas turbinas da Usina Hidrelétrica Gov. NeyBraga (UHE GNB) - COPEL. Quanto ao modelo experimental, foram estudadas várias alternativas, culminando em um projeto de modelo adaptativo a uma turbinahidráulica da usina Pitangui, também da Copel. Nos ensaios realizados em doisprotótipos da UHE GNB, os resultados obtidos, fundamentados com boasrepetibilidades, mostraram que a eficięncia do escoamento de ar axialmente pelolabirinto năo foi a mesma observada no modelo. De qualquer forma, os valoresforam baixos, possibilitando desativaçăo do sistema auxiliar de resfriamento