ESTUDO DE DEFORMAÇÕES ELÁSTICAS EM PALHETAS DIRETRIZES PARA REDUÇÃO DE VAZAMENTOS EM DISTRIBUIDORES DE TURBINAS HIDRÁULICAS
Wagner Vanci1; Ernesto Massaroppi Junior1
1 Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos
doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0108
Resumo
Pode-se dizer que palhetas diretrizes de distribuidores de turbinas hidráulicas têm duas funções principais, a primeira, direcionar o fluxo e regular a vazão de água de modo a adequar os parâmetros operacionais da turbina e a segunda, conter totalmente o escoamento permitindo a parada da unidade ou operação da máquina como compensador síncrono. Quando utilizada como elemento de interrupção de fluxo, seja em condições normais de operação ou situações especiais como rejeição de carga ou parada de emergência, as palhetas diretrizes estão sujeitas a grandes esforços de pressão e torque que resultam em deformações elásticas que podem comprometer a estanqueidade do distribuidor. Este problema é especialmente relevante em máquinas que apresentam palhetas esbeltas, uma vez que o perfil hidráulico delimita a estrutura na região do corpo da palheta, impossibilitando qualquer tentativa de aumento de rigidez em situações onde a peça já é maciça. Buscando reduzir os vazamentos utiliza-se o conceito de "squeeze" que consiste em um torque adicional aplicado às palhetas na posição fechada, exigindo assim que todos os componentes sejam dimensionados para tal esforço extra, entretanto, nem sempre há garantia de um perfeito assentamento entre as superfícies em contato. Uma alternativa encontrada para este problema é prever antecipadamente a geometria da palheta em sua condição de trabalho, ou seja, deformada elasticamente e isto pode ser obtido através do emprego de técnicas de elementos finitos, desta forma, determina-se a geometria corrigida para compensar as deformações operacionais através de usinagem nas superfícies de contato melhorando a estanqueidade e tornando possível até mesmo a redução do "squeeze" requerido. Este trabalho ilustra a metodologia utilizada para cálculo desta geometria especial e apresenta o comparativo da execução deste ajuste em relação a palhetas de geometria tradicional, discorrendo sobre alguns detalhes essenciais à análise por CAE como geração de malha, aplicação de cargas e tratamento nã
Palavras-chave: palhetas; hidreletricas; contato