Validação de equações para cálculo de labirinto do tipo plano usados em turbinas hidráulicas

• Autor(a) principal: Glycon Pena de Souza Barros
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/34358
• topic: Labirinto; Turbinas; Perda de carga; Francis; Engenharia mecânica; Turbinas hidráulicas; Mecânica dos fluidos

Turbina hidráulica é uma máquina motriz que transforma a energia hidráulica em energia mecânica. Existe na máquina hidráulica (turbinas) uma fuga de fluido, devido á diferença de pressões entre a entrada, a saída e a tampa do rotor. Essa fuga ocorre através dos labirintos que são peças ou dispositivos utilizados para garantir estanqueidade (vedação), ou pequena fuga de um determinado fluido existente entre parte fixa e móvel de uma turbomáquina. O enfoque deste trabalho é aplicado a labirintos do tipo direto ou também chamado de plano em turbinas hidráulicas do tipo Francis, sendo pouco explorado na literatura. Através de pesquisas bibliográficas, foram estudados os tipos de labirintos e as equações relacionadas ao fluxo de fluido (Q), diferença de pressão (perda de carga) (∆p), coeficiente de vazão (μ), coeficiente de contração do jato fluido e/ou atrito e/ou fornecimento de energia (α) e o coeficiente de resistência (λ). Após levantamento das equações, foram feitos testes em uma bancada de teste de labirinto em rotor de turbina hidráulica patenteada pela Universidade Federal de Minas Gerais, sob o registro BR 10 2019 013739 8, INPI/2019, Brasil (UFMG, 2019) e instalada no Centro de Pesquisas Hidráulicas (CPH) da UFMG. O aparato disposto no CPH simula condições de um labirinto de turbina Francis, permitindo obter a variação das pressões no labirinto em função da variação da vazão e da rotação do rotor da máquina. Foram simuladas condições reais de funcionamento tendo por objetivo comparar os coeficientes (μ, α e λ) obtidos nos testes com os valores calculados de forma teórica descritos nas referências bibliográficas. Os resultados demonstraram que os valores de (μ) e (α) obtidos nos testes estão próximos a valores referenciados nas pesquisas bibliográficas e calculados de forma teórica. O coeficiente (λ) obtido nos testes distanciou bastante dos valores calculados. Entende-se que os vórtices de Taylor e outros fenômenos influenciaram nos resultados de (λ). É importante conhecer os tipos de labirintos e as equações que descrevem cada labirinto para que este seja dimensionado de forma correta para cada aplicação.