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Modelagem computacional de transientes hidráulicos em ventosas de tríplice função e non slam considerando as curvas de admissão e expulsão de ar / Computational modeling of hydraulic transients in the triple function of suction cups and non slam considering the curves admission and expulsion of airBarbosa, João Marcelo Costa 18 December 2015 (has links)
BARBOSA, J. M. C. Modelagem computacional de transientes hidráulicos em ventosas de tríplice função e non slam considerando as curvas de admissão e expulsão de ar. 116 f. 2015. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-14T14:22:01Z
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Previous issue date: 2015-12-18 / sucker triple function acts on admission and / or expulsion of air in the pipe, protecting piping and equipment against the effects of air and accumulation water hammer. Through kinetic hole, she admits lot of air when the pressure inside the pipe becomes lower than atmospheric, and expels air after separation column at a superatmospheric pressure. The inlet region air, the suction orifice "Non slam" admits large volume of air through the orifice Kinetic and starts expelling air through the same hole. From a certain Positive pressure value, the kinetic orifice is closed and opens a lower orifice diameter hole called "Non slam", cushioning, thus, the shock of columns they were separated liquid. In this paper, we propose a methodology for calculating the admission rates and expulsion of air in transient from the curves provided by the manufacturers. The work aims to minimize the lack of information Experimental suction cups on the basis of the curves for the determination of makers the admission rates and expulsion of air. In this study we compared the effect of using a single air discharge coefficient for input and another for output only Air versus consider the variation of these coefficients discharge pressures as range. The UFC7 computer program written in Java, implements the transient Hydraulic with its boundary conditions / A ventosa de tríplice função atua na admissão e/ou expulsão de ar contido na tubulação, protegendo tubulação e equipamentos contra os efeitos decorrentes do acúmulo de ar e golpe de aríete. Através do orifício cinético, ela admite grande quantidade de ar quando a pressão no interior da tubulação torna-se inferior à atmosférica, e expulsa ar após a separação da coluna a uma pressão superior à atmosférica. Na região de admissão de ar, a ventosa com orifício “Non Slam” admite grande volume de ar através do orifício cinético, e inicia a expulsão de ar, através do mesmo orifício. A partir de um determinado valor de pressão positiva, o orifício cinético é fechado e abre-se um orifício de menor diâmetro, chamado de orifício de "Non Slam", amortecendo, assim, o choque das colunas líquidas que estavam separadas. Neste trabalho, propõe-se uma metodologia para o cálculo dos coeficientes de admissão e expulsão de ar no regime transiente a partir das curvas disponibilizadas pelos fabricantes. O trabalho visa minimizar a falta de informações experimentais sobre as ventosas com base nas curvas dos fabricantes para a determinação dos coeficientes de admissão e expulsão de ar. Nesse estudo nós comparamos o efeito de se usar um único coeficiente de descarga de ar para entrada e outro único para a saída de ar versus considerar a variação desses coeficientes de descarga à medida que as pressões variam. O programa computacional UFC7, escrito em Java, implementa o transiente hidráulico com suas condições de contorno.
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Modelagem computacional de ventosas automáticas de duplo efeito com abertura e fechamento não instantâneos como mecanismo de alívio do golpe de aríete / Computational modeling of double effect automatic air valves, with non-instantaneous opening and closing as waterhammer protection devicesRodrigues, Marcus Vinícius Sousa 30 October 2008 (has links)
RODRIGUES, M. V. S. Modelagem computacional de ventosas automáticas de duplo efeito com abertura e fechamento não instantâneos como mecanismo de alívio do golpe de aríete. 2008. 150 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-04-28T12:48:48Z
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Previous issue date: 2008-10-30 / During time dependent phenomena in pipelines, very low pressures may occur, mostly in points of dow elevations. In these cases, air accumulated in these points is carried out by the water flow and may damage the pipeline. This also causes reduction of the flow area and consequently, reduction of the flow itself. The most modern Waterhammer protection devices and among them, we find the air entry valves, which is the object of this work. The boundary conditions for these devices is very complex and results in a non-linear equations. Besides, we have to consider that the air flow cross-section area of the valves orifice varies linearly with time. In order to solve this non-linearity it was used the method of parabolic approximation for solving the equation in each interval of subsonic air flow. In the present work, several Waterhammer pipeline simulations were performed in order to verify the performance of the double effect automatic air valves, with non-instantaneous closing. The UFC6 computer software were used to accomplish these simulations. Air valves are a satisfactory hydraulic solution for the Waterhammer problem since they are cheaper than other devices and easy to install and mountain. / Durante fenômenos transitórios podem ocorrer pressões muito baixas nos trechos mais elevados de uma tubulação, correndo o acúmulo de ar que é arrastado pela água ocasionando sérios danos à tubulação. A presença de uma grande quantidade de ar na tubulação de um sistema de adução de água por recalque é a causa direta de redução da seção e como conseqüência tem-se a redução da capacidade de transporte, comprometendo seriamente o rendimento deste sistema. Os dispositivos mais modernos para o alívio do golpe de aríete trabalham com ar, dentre eles, os mais utilizados na prática são as ventosas automáticas, foco deste trabalho. A condição de contorno destas ventosas é bem complexa, resultando em uma equação não linear, além do fato de a área do orifício da ventosa variar linearmente com o tempo. Para resolver esta não linearidade aplicou-se o método da aproximação parabólica nos intervalos onde ocorre escoamento do ar em regime subsônico. Neste trabalho foram feitas simulações do transiente hidráulico para verificar a eficiência das ventosas automáticas de duplo efeito com abertura e fechamento não instantâneos como um mecanismo de alívio do golpe de aríete. As simulações foram feitas utilizando o software UFC6 produzido no Laboratório de Hidráulica Computacional (LAHC) da Universidade Federal do Ceará. As válvulas ventosas representam uma solução hidráulica satisfatória, pois, são equipamentos de fácil instalação e manutenção, além do fato de serem bem mais compensadores do ponto de vista econômico. Os resultados obtidos mostraram a eficiência deste mecanismo como alívio do golpe de aríete.
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Modelagem computacional de chaminés de equilíbrio e tanques de alimentação unidirecional como dispositivos atenuadores do golpe de aríete em adutoras / Computer modelling of surge tanks in piplines os a mechanism to decreose the effects of water hammerBarbosa, Marcus Paulo Rosa 17 March 2006 (has links)
BARBOSA, M. P. R. Modelagem computacional de chaminés de equilíbrio e tanques de alimentação unidirecional como dispositivos atenuadores do golpe de aríete em adutoras. 2006. 134 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-04-28T12:36:23Z
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Previous issue date: 2006-03-17 / The main goal of this research is the development of the computer code designed to model the water hammer problem which occurs in water pipes. It was used the method of characteristics to numerically solve the differential equations which control the problem. The software developed allows the user to visualize the behavior oh the over and under pressure waves resulting from the occurrence of the transient problem. Other features of the developed software includes the possibility of analyzing the introduction of mechanisms to decrease the effects of the water hammer problem such as orifice tanks, one-way tanks, closed tanks and relief valves. The developed model was applied and validated to water conducts which was previously been analyzed by the software CTran, developed by the “Escola Politécnica de Universidade de São Paulo”. The results were very satisfactory / Foi implementado, na linguagem Visual Basic 6, um programa computacional para a análise do Golpe de Aríete em adutoras, utilizando-se do Método das Características e das equações características de equipamentos normalmente encontrados nos sistemas hidráulicos. Procurou-se desenvolver um aplicativo que possibilite ao usuário visualizar o comportamento das ondas de sobrepressão e subpressão decorrentes do fenômeno transitório, além de verificar a influência da chaminé de equilíbrio e do tanque de alimentação unidirecional (TAU) como dispositivos de alívio do golpe de aríete. Aplicou-se o modelo computacional na análise dos transientes hidráulicos gerados pelo desligamento do conjunto moto-bomba, e na avaliação da eficiência da chaminé de equilíbrio e do tanque de alimentação unidirecional como mecanismos de atenuação dos picos de pressão. A validação do modelo se deu através da comparação dos resultados das simulações com os dados obtidos nos testes realizados utilizando-se o CTran, software desenvolvido pela Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. De acordo com a análise estatística, o programa desenvolvido apresentou resultados bastante satisfatórios na análise do golpe de aríete, possuindo uma interface de fácil utilização e visualização dos resultados, fato de fundamental importância para que projetistas e estudantes compreendam o comportamento do fenômeno
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Modelagem computacional de ventosas de duplo efeito como mecanismo de alívio do golpe de aríete / Computational modeling of air in-let of double effect as mechanism of relief of the waterhammerPeroba Júnior, Fernando 20 July 2007 (has links)
PEROBA JUNIOR, F. Modelagem computacional de ventosas de duplo efeito como mecanismo de alívio do golpe de aríete. 2007. 135 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by João silva (jpauloqxb@gmail.com) on 2016-05-05T16:34:15Z
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Previous issue date: 2007-07-20 / This work presents a computer simulation of the air valves of double effect in Hydraulics Transients in pipelines through the use of the computer code UFC6 developed in the Hydraulic Computational Laboratory (HCL) of the Universidade Federal do Ceará. Air valves are devices designed to relief the effects of the water hammer phenomena throughout expelling air entrapped in the conduit. The boundary conditions applied for air valves is very complex and results in a non-linear equation. In order to solve this non linearity, it was used the parabolic approximation method in the intervals when air flows in subsonic regime. This method not only is easy to be implemented but also requires little computational effort. Though widely used, the subject of air valves and water hammer has few works published worldwide. / Neste trabalho, foram feitas simulações do transiente hidráulico com ventosas de duplo efeito aplicadas aos nós de maior cota, utilizando-se o software UFC6 produzido no Grupo de Estudos em Hidráulica Computacional da Universidade Federal do Ceará. As ventosas são mecanismos de alívio do Golpe de Aríete que trabalham expulsando o ar contido na tubulação quando a carga piezométrica cai abaixo da cota. Durante o escoamento transiente, a água transporta o ar contido na tubulação, acumulando-o nos pontos mais altos de seu perfil. Tal fato acarreta no surgimento de cavidade que além de reduzir a eficiência do escoamento, provoca pressões negativas que podem levar a estrutura ao colapso. A condição de contorno que modela o comportamento de uma ventosa é bastante complexa, resultando em uma equação não linear. Para resolver esta não linearidade, aplicou-se o método da aproximação parabólica nos intervalos onde o ar escoa em regime subsônico. Este método, além de ser facilmente implementado, requer pouco esforço computacional. Apesar de serem bastante utilizadas na prática, existem poucos estudos referentes ao assunto. Esta pesquisa visa contribuir para a divulgação da hidráulica transiente como um todo.
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Modelagem computacional de efeitos dinâmicos de dissipação de energia em transientes hidráulicos / Computational modeling of dynamic effects of energy dissipation in hydraulic transientsFerreira, Fábio Eduardo Franco Rodrigues 26 January 2011 (has links)
FERREIRA, F. E. F. R. Modelagem computacional de efeitos dinâmicos de dissipação de energia em transientes hidráulicos. 2011. 132 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by João silva (jpauloqxb@gmail.com) on 2016-05-06T17:02:48Z
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2011_dis_fefrferreira.pdf: 10861775 bytes, checksum: 249782f8fec7bee8ad4d3428268fadb0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-05-09T17:53:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2011-01-26 / Elevated pressures caused by sudden and unexpected shutdown of pumps are usually responsible for structural damage in water pipes. An effective control of these losses requires an adequate designing of system or devices whose purpose is relieving the water hammer effects. This adjustment depends on the proposed formulations for the equations of continuity and momentum of the water hammer phenomenon. In this sense, the consideration of more accurate models has been useful for the designing of hydraulic systems. Many analyses have been made for transients caused by opening or closing of valves, but little progress has been made in the analysis of transients caused by sudden and unexpected shutdown of pumps. Thus, the main objective of this work is to implement a computational program that takes into consideration formulations of variable friction term and mechanical behavior of plastic pipes in transients caused by sudden pump shutdown in water pipe. Satisfactory results were obtained for a hydraulic model that considers the viscoelastic behavior of the pipes. The variable friction models showed no satisfactory results for this type of transient event. / Elevados níveis de pressão provocados pelo desligamento de bombas são responsáveis pelo elevado índice de danos estruturais em adutoras. Um controle efetivo destas perdas requer um melhor dimensionamento do sistema ou dos dispositivos de atenuação do golpe de aríete. Esse ajuste depende das formulações propostas para as equações de continuidade e momento do golpe de aríete. Neste sentido, a consideração de modelos mais precisos tem se revelado útil para o dimensionamento de sistemas hidráulicos. Muitas análises têm sido feitas para transientes provocados por fechamento ou abertura de válvulas, mas poucos avanços têm sido feitos na análise de transientes provocados pelo desligamento de bombas. Assim, o principal objetivo deste trabalho é implementar um programa computacional que leve em consideração formulações de fator de atrito variável e comportamento mecânico de condutos plásticos em transientes provocados por desligamento de bomba em adutoras. Resultados satisfatórios foram obtidos para um modelo hidráulico que considere o comportamento viscoelástico dos tubos. Os modelos de atrito variável não apresentaram resultados satisfatórios para esse tipo de evento transiente.
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Modelagem computacional da válvula antecipadora de onda como mecanismo de alívio para o golpe de aríete / Computational modeling of anticipation valve of wave as a mechanism of relief for water hammerBarbosa, João Marcelo Costa 12 May 2010 (has links)
BARBOSA, J. M. C. Modelagem computacional da válvula antecipadora de onda como mecanismo de alívio para o golpe de aríete. 2010. 257 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Recursos Hídricos) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by João silva (jpauloqxb@gmail.com) on 2016-05-13T16:49:34Z
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2010_dis_jmcbarbosa.pdf: 9391368 bytes, checksum: 0ddbec8e82d17219a0e9b517db12b994 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-05-17T14:36:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2010-05-12 / In this work was made Hydraulic Transient simulations with anticipation valve with opening and closing complete and non-instantaneous, as a mechanism of relief for water hammer. The valve must be located near the pump. Thus in this work, the valve in advance shall be applied to the second node of the pipelines in question. The software UFC6 was used for estimates the Transient and was produced by the Study Group on Computational Fluid of UFC. Anticipation is a mechanism for relief from water hammer that starts opening when the low pressure of regulation is exceeded, after the passage of the wave of low pressure. The fluid expelled must be placed on a spring or stored in a reservoir in order to accommodate the volume of fluid to be expelled. In this work, the Anticipation Valve is modeling into the water as a fluid. It uses the method of characteristics for simulations. Due to the lack of studies in this area, this research aims to contribute to the design of anticipation valves and a basis for further work. / Neste trabalho foram realizadas simulações do transiente hidráulico com válvula antecipadora de onda com abertura e fechamento completo e não instantâneo, como mecanismo de alívio para o golpe de aríete. A válvula deve situar-se próximo ao conjunto motor-bomba. Assim, a válvula antecipadora será aplicada ao segundo nó das adutoras consideradas, utilizando-se para o cálculo o software UFC6, produzido no Grupo de Estudos em Hidráulica Computacional da Universidade Federal do Ceará. A válvula antecipadora de onda inicia sua abertura quando a pressão mínima de regulagem é excedida, logo após a passagem da onda de baixa pressão. O fluido expulso deve ser disposto em um manancial, ou armazenado em um reservatório que comporte todo esse volume. Neste trabalho, a válvula antecipadora de onda é modelada utilizando a água como fluido. O fluido (água) é expulso segundo um modelo de descarga com pressão externa atmosférica. As simulações aqui descritas utilizam o método das características. Devido à falta de estudos nessa área, este trabalho visa contribuir para o dimensionamento de válvulas antecipadora de onda e servir como base para trabalhos subsequentes.
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Termo de atrito em escoamento transitório para condutos forçados. / Friction term for hydraulic transient in closed conduits.Lima, Luís Fernando Maia 24 March 2006 (has links)
O presente trabalho versa sobre o termo de atrito em escoamento transitório em condutos forçados, partindo de uma modelação matemática da tensão de cisalhamento transiente, usando conceitos do princípio da entropia máxima. Usa-se a modelação deste termo de atrito na análise do transitório hidráulico, comparando-se com dados experimentais já publicados de um sistema Reservatório-Tubo-Válvula. / This report contains a friction term for hydraulic transient in closed conduits. We use a mathematical model for the shear stress, derived by principle of maximum entropy. Then, we use this friction term for an analysis in a system reservoir-tube-valve, comparing our results with anothers already published in the literature.
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Termo de atrito em escoamento transitório para condutos forçados. / Friction term for hydraulic transient in closed conduits.Luís Fernando Maia Lima 24 March 2006 (has links)
O presente trabalho versa sobre o termo de atrito em escoamento transitório em condutos forçados, partindo de uma modelação matemática da tensão de cisalhamento transiente, usando conceitos do princípio da entropia máxima. Usa-se a modelação deste termo de atrito na análise do transitório hidráulico, comparando-se com dados experimentais já publicados de um sistema Reservatório-Tubo-Válvula. / This report contains a friction term for hydraulic transient in closed conduits. We use a mathematical model for the shear stress, derived by principle of maximum entropy. Then, we use this friction term for an analysis in a system reservoir-tube-valve, comparing our results with anothers already published in the literature.
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Estudo analítico e experimental dos fenômenos transitórios ocasionados por grandes bolsas de ar confinadas nos sistemas hidráulicos / Analitic and experimental study of the transitory phenomena generated by entrapped air pockets in the hydraulic systemsMagalhães, Carlos Augusto de Carvalho 20 July 2001 (has links)
Uma das características dos transitórios hidráulicos é a presença de ar aprisionado durante a ocorrência do fenômeno. Se uma tabulação não estiver satisfatorimente projetada ou não for adequadamente cheia e purgada, grandes quantidades de ar poderão ficar aprisionadas. Caso esses bolsões se desloquem de um local para o outro, proporcionarão acelerações locais que resultam em altas velocidades e, subsequentemente, em altas pressões transitórias. As sobrepressões geradas podem ser de 2,2 vezes maiores que a pressão estática dos sistema, conforme verificou-se no estudo experimental. Dessa forma, há a necessidade do estabelecimento de metodologias de aplicação prática e segura (modelos rígido e elástico) que permitam estimar a magnitude das pressões transitórias, pois não há solução analítica para esse problema. No presente trabalho, apresentou-se uma adimensionalização do modelo elástico, com a incorporação de dois números adimensionais independentes (π 6 e π 7). No entanto, tais metodologias devem ser validas experimentalmente, haja visto que hipóteses simplificadoras de cálculo são necessárias para a modelagem matemática. O modelo rígido de coluna líquida variável (MCLV), além de fácil programação, é viável sem prejuízos nos resultados esperados . No estudo experimental foi também realizada uma análise de sensibilidade com relação aos fatores intervenientes no sistema hidráulico. / One of the reasons for the transient behavior is the presence of air confined during these alterations. When the pipes are not properly designed or if it is not completely full or air bleeding, large amounts of air may be confined in the system. Pockets of air can cause severe transient behavior if such pockets deslocate from one place to the other giving rise to local acceleration and consequently large velocities and pressures. The higher pressure may be of the order of 2,2 times the static pressure in the system, as it was confirmed by the experimental procedure. Thus, this paper considers pratical and safe procedure (rigid or elastic models) that permit calculation of transient pressures given that there is no analytical solution available. On the present study, it was presented a dimensionless form of the elastic model, with the incorporation of two aditional independent numbers (π 6 and π 7). Besides the easiness of programation, the rigid model of variable fluid column is viable without prejudice to the expected results. This study also conducts a sensitivity analysis on the various factors involved in the problem.
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Modificação técnica e conceitual no sistema de segurança dos geradores e condutos forçados ns 1 e 2 da usina Henry BordenLeilton Santos da Silva 28 March 2008 (has links)
Este trabalho tem o objetivo de propor uma modificação técnica e conceitual no sistema de segurança dos geradores e condutos forçados nos 1 e 2 da Usina Henry Borden, em Cubatão São Paulo, com a finalidade de reduzir os golpes de aríete no conduto forçado. Inicia-se com uma breve revisão sobre turbinas hidráulicas, com ênfase nos tipos mais comuns no Brasil. Faz um estudo sobre o desenvolvimento das turbinas, prossegue com uma explanação sobre turbinas de ação tipo Pelton, e sobre os fundamentos teóricos envolvidos nos componentes auxiliares, como, por exemplo, injetores, defletores, agulhas de segurança e conduto forçado. Apresenta sucintamente a história e a descrição técnica da Usina Henry Borden. Ao final, aborda o efeito do golpe de aríete no conduto forçado e as implicações que esse fenômeno causa na operação do gerador. A seguir, o estudo propõe uma modificação técnica e conceitual no funcionamento das agulhas de segurança, com as premissas de operação e sincronismo dos injetores principais e auxiliares. Comenta sobre a utilização de reguladores de velocidade digitais que foram utilizados na modernização dos reguladores de velocidade dos geradores 11 a 16 da usina subterrânea, e também na usina Henry Borden. O trabalho conclui com uma discussão sobre a perturbação ocorrida no conduto forçado n 1, e como a modificação técnica apresentada pode minimizar as oscilações dinâmicas nos condutos forçados. / This study aims to propose a technical and conceptual modification in the safety system of generators and forced ducts n 1 and 2 of Henry Borden hydroelectric power plant, in Cubatão - Sao Paulo, with the main objective of reducing the water hammer in the forced ducts. This work starts with a concise review on hydraulic turbines, with emphasis on the most common turbines in Brazil industry. The study in the improvement of turbines shows an introduction with an explanation about Pelton turbine as well as the theoretical foundations involved in the auxiliary components, such as injectors, deflectors, safety needles and forced ducts. The study shows a historical and a technical description of the Henry Borden hydroelectric power plant. At the end, a detailed effect of water hammer in forced duct shown as well as the implications that this phenomenon affects the operation of the generators. After that, the work reveals a proposal to a technical modification and shows a new concept in the operation of safety needles, with the premises of operation and synchronism of the main and auxiliary injectors. The following is a short comment on the use of digital speed regulators, which were used in the innovation of the speed regulators of the generating 11 to 16 of the underground plant, also in Henry Borden plant. In conclusion, there is a technical discussion about the effect of the phenomenon observed inside the forced ducts Number 1 shown as a well as proposal for technical modification, that would minimize dynamic oscillations in the forced ducts and reduce maintenance costs.
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