Uma investigação de grandezas hidrodinâmicas no tudo de sucção de turbinas com Rotor Francis operando em cargas variáveis.

Abstract

Esta dissertação tem como foco principal a análise das características hidrodinâmicas existentes no escoamento em tubo de sucção de turbinas hidráulicas. São analisados comportamentos de velocidades axiais e normais ao escoamento, pressões estáticas e potências hidráulicas da turbina ensaiada, neste caso, com rotor do tipo Francis. Em certas faixas de operação da máquina são gerados fenômenos ligados a estas características, como a cavitação e o denominado vórtice de núcleo (ou trança), fenômenos indesejáveis por causarem instabilidades e forças que prejudicam o funcionamento adequado do sistema. No desenvolvimento dos trabalhos foi analisada, experimentalmente, uma ampla gama de condições de operação. Primeiramente, foram efetuados ensaios sem inserção de ar atmosférico no tubo de sucção da turbina e, posteriormente, foram feitas comparações com ensaios em condições semelhantes de escoamentos, porém com inserção de ar atmosférico. Esta inserção tem o intuito de verificar alterações nas grandezas hidrodinâmicas, visando o melhor funcionamento do conjunto hidráulico e verificando possíveis quedas de rendimento. Os ensaios foram realizados no Laboratório Hidromecânico para Pequenas Centrais Hidrelétricas (LHPCH) da Universidade Federal de Itajubá.