Laboratório de Termo-Hidráulica Experimental

O atual Laboratório de Termo-Hidráulica Experimental (LTE) desenvolveu-se a partir da doação do Circuito de Água, inaugurado em 1981, como parte de um acordo de cooperação técnico-científica firmado à época entre o Brasil e a República Federal da Alemanha, no âmbito da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN).

O LTE é uma das melhores instalações existentes no Rio de Janeiro para a realização de estudos na área de termo-hidráulica experimental. Além de P&D de técnicas para medição de escoamentos bifásicos - como as técnicas ultrassônicas atualmente empregadas no laboratório - dá suporte experimental ao desenvolvimento, pelo IEN, de programas computacionais para simulação termo-hidráulica.

O LTE também tem sido utilizado na formação de alunos de graduação e pós-graduação das engenharias mecânica, nuclear e petróleo de instituições como UFRJ e CEFET, e é uma das principais instalações de suporte ao Curso de Mestrado Profissional em Engenharia de Reatores Nucleares do IEN.

As principais linhas de pesquisa do LTE são:

• Estudo e avaliação de escoamentos bifásicos através de técnicas ultrassônicas e de visualização, utilizando seções bifásicas água-ar, horizontal/ inclinável de diâmetro 1” e horizontal fixa de diâmetro 2”. Atualmente, está em fase de projeto uma nova seção bifásica água-ar vertical/inclinável, de diâmetros 1” e 2”.
• Simulação, em escala reduzida, de sistemas passivos de remoção de calor residual de reatores nucleares, por convecção natural, em um Circuito de Circulação Natural (CCN) e em reatores de pesquisa do tipo piscina.

O LTE conta também com a colaboração, em suas linhas de pesquisa, do Laboratório de Simulação e Métodos em Engenharia (LASME) do Programa de Engenharia Nuclear da COPPE/UFRJ, e de um grupo de pesquisa de excelência internacional da McMaster University, Canadá.

Vista geral do LTE.

Principais instalações existentes:

Circuito de Água

Circuito de Água.

O Circuito de Água foi projetado para o treinamento de pessoal de formação técnica de nível médio, superior e de pós-graduação. Suas características permitem sua utilização na pesquisa, tanto em teses de pós-graduação como para atender aos programas desenvolvidos no IEN.

Circuito de Circulação Natura (CCN)

Circuito de Circulação Natural (CCN).

O Circuito de Circulação Natural (CCN), dimensionado em escala reduzida 1:10 na altura, é similar ao protótipo de um sistema passivo de remoção de calor residual típico de reatores APWR de 3ª. geração. Foi projetado para atender aos seguintes objetivos: o desenvolvimento de competência em aplicação de critérios de similaridade para a construção de instalações experimentais; a verificação de modelos teóricos computacionais, através de testes experimentais; e o desenvolvimento de técnicas de medidas e de competência em montagem e operação de instalações experimentais, e o treinamento de pessoal.

Seções Bifásicas

As seções foram projetadas para permitir a realização de estudos experimentais utilizando técnicas ultrassônicas e de visualização para medição de escoamentos monofásicos de água e bifásicos água-ar horizontais e inclinados.

Seção Bifásica, Horizontal/Inclinável (diâmetro 1”)

Seção bifásica horizontal/inclinável de diâmetro 1”.

A água e o ar comprimido são introduzidos na tubulação (2+3) através do misturador (1). A tubulação pode ser inclinada de -10º a +10º. A água é fornecida pelo Circuito de Água e o ar comprimido é proveniente da rede predial. As vazões volumétricas de água são medidas por um rotâmetro (5) e um medidor ultrassônico (4). As vazões de ar comprimido são medidas por dois rotâmetros (6,7). A visualização dos regimes de escoamentos pode ser feita no trecho da tubulação de acrílico transparente (3).

Seção Bifásica Horizontal Fixa (diâmetro 2”)

Seção bifásica horizontal fixa de diâmetro 2”.

A água e o ar comprimido são introduzidos na tubulação (2+3+2), através do misturador (1). A água é fornecida pelo Circuito de Água e o ar comprimido é proveniente da rede predial. A tubulação é fixa na direção horizontal. A água é impulsionada por uma bomba centrífuga e o ar comprimido por um compressor alternativo. As vazões volumétricas de água são medidas por um rotâmetro (5) e um medidor ultrassônico (4). As vazões de ar comprimido são medidas por dois rotâmetros (6,7). A visualização dos regimes de escoamentos pode ser feita no trecho da tubulação de acrílico transparente (3).

O Laboratório de Termo-Hidráulica Experimental oferece oportunidades para a realização de estágio curricular supervisionado, iniciação científica com bolsas do CNPq, da CNEN e da FAPERJ, trabalhos experimentais de projetos de final de curso de graduação e teses de mestrado e doutorado em engenharia nuclear e afins.

Contato:

José Luiz H. Faccini, D.Sc. (responsável pelo LTE).
Tel.: (21) 2173-3910
FAX: (21) 2173-3909
Instituto de Engenharia Nuclear - IEN
Rua Hélio de Almeida, 75
CEP 21941-906
Cidade Universitária - Ilha do Fundão
Rio de Janeiro - RJ
E-mail: faccini@ien.gov.br