Com o intuito de otimizar o projeto de unidades hidrogeradoras e, por conseguinte, aumentar a sua disponibilidade, uma previsão mais precisa do seu comportamento dinâmico é de fundamental importância. Assim, o presente trabalho se propôs a modelar uma unidade hidrogeradora de forma mais completa, considerando os efeitos do empuxo magnético, mancais, perturbações hidráulicas, desbalanceamento e selos labirintos de turbina Francis. A partir do modelo construído, foram realizadas análises modais, temporais e espectrais. Os resultados numéricos são comparados com os dados experimentais de uma unidade hidrogeradora de grande porte. Tanto sinais de tendência temporal, como órbitas, e espectros de frequência dos fenômenos envolvidos são analisados e comparados. Dessa forma, pretende-se obter o modelo menos complexo possível, mas que seja capaz de representar de forma aceitável a dinâmica da unidade hidrogeradora sujeita a diferentes condições de operação. A maior dificuldade encontrada foi na representação das excitações externas ao sistema, principalmente quando a máquina está operando em regime parcial. Constatou-se uma importante influência do selo labirinto na simulação do comportamento dinâmica da turbina Francis operando em carga parcial. Ao final, os aspectos do modelo que podem ser aprimorados são discutidos. / In order to optimize the design of hydro-generating units and therefore increase their availability, a more accurate forecast of their dynamic behavior is of fundamental importance. Thus, the present work has proposed to model a more complete hydrogenerator unit, considering the effects of magnetic pull, guide bearings, hydraulic perturbations, unbalance and Francis turbine labyrinths. From the this model, modal, temporal and spectral analyzes were performed. The numerical results are compared with experimental data of a large hydrogenerator unit. Temporal trend signals, orbits and frequency spectrum of the phenomena involved are analyzed and compared. In this way, it is intended to obtain the less complex model possible, but that is able to represent in an acceptable way the dynamics of the hydrogenerator unit under different operation conditions. The greatest difficulty found was in the representation of external excitations to the system, mainly under partial load. It was observed an important influence of the labyrinth seal in the simulation of the dynamic behavior of the Francis turbine operating in partial load. Finally, aspects of the model that can to be improved are discussed.

Com o intuito de otimizar o projeto de unidades hidrogeradoras e, por conseguinte, aumentar a sua disponibilidade, uma previsão mais precisa do seu comportamento dinâmico é de fundamental importância. Assim, o presente trabalho se propôs a modelar uma unidade hidrogeradora de forma mais completa, considerando os efeitos do empuxo magnético, mancais, perturbações hidráulicas, desbalanceamento e selos labirintos de turbina Francis. A partir do modelo construído, foram realizadas análises modais, temporais e espectrais. Os resultados numéricos são comparados com os dados experimentais de uma unidade hidrogeradora de grande porte. Tanto sinais de tendência temporal, como órbitas, e espectros de frequência dos fenômenos envolvidos são analisados e comparados. Dessa forma, pretende-se obter o modelo menos complexo possível, mas que seja capaz de representar de forma aceitável a dinâmica da unidade hidrogeradora sujeita a diferentes condições de operação. A maior dificuldade encontrada foi na representação das excitações externas ao sistema, principalmente quando a máquina está operando em regime parcial. Constatou-se uma importante influência do selo labirinto na simulação do comportamento dinâmica da turbina Francis operando em carga parcial. Ao final, os aspectos do modelo que podem ser aprimorados são discutidos. / In order to optimize the design of hydro-generating units and therefore increase their availability, a more accurate forecast of their dynamic behavior is of fundamental importance. Thus, the present work has proposed to model a more complete hydrogenerator unit, considering the effects of magnetic pull, guide bearings, hydraulic perturbations, unbalance and Francis turbine labyrinths. From the this model, modal, temporal and spectral analyzes were performed. The numerical results are compared with experimental data of a large hydrogenerator unit. Temporal trend signals, orbits and frequency spectrum of the phenomena involved are analyzed and compared. In this way, it is intended to obtain the less complex model possible, but that is able to represent in an acceptable way the dynamics of the hydrogenerator unit under different operation conditions. The greatest difficulty found was in the representation of external excitations to the system, mainly under partial load. It was observed an important influence of the labyrinth seal in the simulation of the dynamic behavior of the Francis turbine operating in partial load. Finally, aspects of the model that can to be improved are discussed.