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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 laboratório
Vista geral do LTE.

Principais instalações existentes:

Circuito de Água

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)
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”
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”.
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
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