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MODELAGEM VIRTUAL DE UM ROTOR DE TURBINA TIPO FRANCIS VIRTUAL

O presente estudo tem como objetivo demonstrar a viabilidade e as vantagens inerentes à implementação de Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs), aproveitando a vasta quantidade de rios existentes no Brasil, propícios a esse tipo de empreendimento. Ademais, aborda a imperatividade de novas abordagens na geração de energia diante do atual contexto energético brasileiro. Com o intuito de projetar e simular um rotor destinado a Turbinas Francis operantes em PCHs, foram desenvolvidos roteiros de códigos em linguagem Python para efetuar os cálculos das dimensões do rotor de turbinas do tipo Francis. A partir desses dados, a geometria foi modelada em um Software CAD e a simulação foi conduzida no Software Solidworks para analisar as variáveis de pressão e velocidade do fluido em contato com o rotor da turbina Francis. A simulação evidenciou que a velocidade do fluido em contato com o rotor estudado atinge 6,2 m/s, com uma pressão de 109,5 kPa. Como critério de avaliação, foi realizada uma comparação entre os resultados obtidos na simulação da turbina Francis desenvolvida neste trabalho e os de uma simulação correspondente a uma turbina com parâmetros de entrada equivalentes, porém originada de decisões e Software distintos. A referida comparação indicou que o projeto elaborado no presente estudo apresenta viabilidade de utilização, favorecendo a rapidez para dimensionamento do rotor.
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MODELAGEM VIRTUAL DE UM ROTOR DE TURBINA TIPO FRANCIS VIRTUAL

  • DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.1812402025

  • Palavras-chave: Dimensionamento, Turbina Francis. Pequena Central Hidroelétrica.

  • Keywords: Design, Francis Turbine. Small Hydroelectric Power Plant.

  • Abstract: The present study aims to demonstrate the feasibility and advantages inherent to the implementation of Small Hydroelectric Power Plants (SHPs), taking advantage of the vast amount of existing rivers in Brazil, conducive to this type of enterprise. In addition, it addresses the imperativeness of new approaches in energy generation in the face of the current Brazilian energy context. In order to design and simulate a rotor for Francis turbines operating in SHPs, code scripts were developed in Python language to calculate the rotor dimensions of Francis turbines. From this data, the geometry was modeled in a CAD software and the simulation was conducted in Solidworks Software to analyze the pressure and velocity variables of the fluid in contact with the Francis turbine rotor. The simulation showed that the velocity of the fluid in contact with the studied rotor reaches 6.2 m/s, with a pressure of 109.5 kPa. As an evaluation criterion, a comparison was made between the results obtained in the simulation of the Francis turbine developed in this work and those of a simulation corresponding to a turbine with equivalent input parameters, but originated from different decisions and software. This comparison indicated that the project elaborated in the present study is feasible to use, favoring the speed of rotor design.

  • Tiago de Lima
  • Géssica Katalyne Bilcati
  • Henrique Ajuz Holzmann
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