Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/6872
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Análise modal e caracterização hidroeletromecânica de uma bancada experimental com bombas funcionando como turbinas
Autor(es): Alves, Pedro Henrique Castro
Primeiro Orientador: Moreira Junior, Orlando
metadata.dc.contributor.referee1: Rodrigues , Vinicius Zanardo
metadata.dc.contributor.referee2: Venturin , José Carlos
Resumo: Este trabalho apresenta o aprimoramento e a validação experimental de uma bancada modular para estudo de Bombas Funcionando como Turbinas (BFTs) acopladas a um alternador síncrono trifásico, com aplicação voltada à simulação laboratorial de sistemas hidrogeradores de pequeno porte. A pesquisa contemplou a reorganização física dos componentes, a definição do sistema de acoplamento mecânico, a montagem do circuito hidráulico, a instrumentação da bancada e a validação dinâmica da estrutura por análise modal experimental e avaliação vibracional operacional. Foram ensaiadas três BFTs, correspondentes aos modelos INI 40-250, INI 40-200 e INI 32-200, acionadas hidraulicamente por uma bomba funcionando como bomba (BFB) em circuito fechado. Os ensaios foram realizados em condição de vazio, sem carga elétrica conectada ao alternador, permitindo medir vazão, pressão de entrada, velocidade média do escoamento, rotação do conjunto BFT-alternador e tensão terminal em vazio. A partir desses dados, foram calculadas a altura hidráulica total, a potência hidráulica disponível, a frequência elétrica estimada e indicadores comple mentares de desempenho. Os resultados mostraram que a INI 40-200 apresentou a maior compatibilidade com a condição nominal do alternador, atingindo 1844 rpm, 226 V em vazio e frequência elétrica estimada de 61,47 Hz. A INI 32-200 atingiu 1606 rpm e a maior altura hidráulica calculada, enquanto a INI 40-250 alcançou 1440 rpm, permanecendo mais distante da rotação nominal. As potências hidráulicas máximas disponíveis foram de aproximadamente 1,73 kW, 1,69 kW e 1,55 kW para as BFTs INI 40-200, INI 32-200 e INI 40-250, respectivamente. A partir dessas potências e de rendimentos globais hipotéticos, estimou-se uma faixa preliminar de potência elétrica possível entre aproximadamente 0,45 kW e 1,00 kW, com valor de referência de 0,87 kW para a INI 40-200. Como não houve medição direta de torque nem operação com carga elétrica, a eficiência, a potência mecânica efetiva e a potência elétrica útil não foram determinadas experimentalmente. Assim, as estimativas de potência mecânica, torque e potência elétrica foram tratadas apenas por análise de sensibilidade com rendimentos assumidos. Conclui-se que a bancada foi validada como plataforma experimental para caracterização comparativa de BFTs em vazio, permitindo identificar limitações hidráulicas e eletromecânicas do conjunto e indicar a INI 40-200 como a alternativa mais promissora para ensaios futuros com carga elétrica.
Abstract: This work presents the improvement and experimental validation of a modular test bench for the study of Pumps as Turbines (PATs) coupled to a three-phase synchronous alternator, aimed at the laboratory simulation of small-scale hydrogenerator systems. The research included the physical reorganization of the components, the definition of the mechanical coupling system, the assembly of the hydraulic circuit, the instrumentation of the test bench, and the dynamic validation of the structure through experimental modal analysis and operational vibration assessment. Three PATs were tested, corresponding to the INI 40-250, INI 40-200, and INI 32-200 models, hydraulically driven by a pump operating as a pump in a closed circuit. The tests were carried out under no-load conditions, without an electrical load connected to the alternator, allowing the measurement of flow rate, inletpressure, average flow velocity, rotational speed of the PAT-alternator set, and no-load terminal voltage. From these data, the total hydraulic head, available hydraulic power, estimated electrical frequency, and complementary performance indicators were calculated. The results showed that the INI 40-200 presented the best compatibility with the nominal condition of the alternator, reaching 1844 rpm, 226 V under no-load operation, and an estimated electrical frequency of 61.47 Hz. The INI 32-200 reached 1606 rpm and the highest calculated hydraulic head, while the INI 40-250 reached 1440 rpm, remaining farther from the nominal rotational speed. The maximum available hydraulic powers were approximately 1.73 kW, 1.69 kW, and 1.55 kW for the INI 40-200, INI 32-200, and INI 40-250 PATs, respectively. Based on these powers and hypothetical global efficiencies, a preliminary possible electrical power range between approximately 0.45 kW and 1.00 kW was estimated, with a reference value of 0.87 kW for the INI 40-200. Since no direct torque measurement or operation with electrical load was performed, the efficiency, effective mechanical power, and useful electrical power were not experimentally determined. There fore, the estimates of mechanical power, torque, and electrical power were treated only through sensitivity analysis using assumed efficiencies. It is concluded that the test bench was validated as an experimental platform for the comparative characterization of PATs under no-load operation, allowing the identification of hydraulic and electromechanical limitations of the set and indicating the INI 40-200 as the most promising alternative for future tests with electrical load.
Palavras-chave: Bombas funcionando como turbinas
Pumps as turbines
Bancada experimental
Experimental test bench
Análise modal
Modal analysis
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Grande Dourados
Sigla da Instituição: UFGD
metadata.dc.publisher.department: Faculdade de Engenharia
Citação: ALVES, P. H. C. Análise modal e caracterização hidroeletromecânica de uma bancada experimental com bombas funcionando como turbinas. 2026. 149 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia de Energia) – Faculdade de Engenharia, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados, MS, 2026.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/6872
Data do documento: 1-Jul-2026
Aparece nas coleções:Engenharia de Energia

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
PedroHenriqueCastroAlves.pdf70,12 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.