Análise de vibração e termomecânica de radiador por elementos finitos: estudo de caso

Abstract

O trabalho aborda uma análise comparativa entre diferentes configurações geométricas de um radiador de transformador de grande porte, buscando-se otimizar a estrutura em função dos problemas apresentados. A análise foi pautada por simulações numéricas e restrições dadas pelo cliente, visto se tratar de um serviço de consultoria. Devido às inúmeras restrições, as alterações foram focadas em alterar a distribuição das barras de reforço do equipamento, a fim de reduzir as tensões provenientes das vibrações em operação e, ainda, reduzir os empenamentos causado pelo processo de galvanização a fogo durante a fabricação dos radiadores. Destacase a incompatibilidade dos fenômenos, visto que para reduzir as tensões foi necessário liberar a estrutura para vibrar, mas para reduzir as deformações mostravase necessário aumentar a rigidez para conter o deslocamento. Ao fim da análise, encontra-se uma estrutura otimizada, mas ainda se propõe uma alteração no processo de galvanização de forma a tornar o processo muito mais estável e mitigar os empenamentos, chegando a tornar a distribuição das barras de reforço quase que indiferente para o problema térmico.

This work deals with a comparative analysis of different geometric configurations of a large transformer radiator, seeking to optimize the structure according to the problems presented. The analysis was based on numerical simulations and constraints provided by the client, as this was a consulting service. Due to the numerous restrictions, the changes were focused on modifying the distribution of the equipment's reinforcement bars in order to reduce the stresses caused by vibrations during operation and also to reduce the warping caused by the hot-dip galvanizing process during the manufacture of the radiators. The incompatibility of the phenomena stands out, since to reduce the stresses it was necessary to free the structure to vibrate, but in order to reduce the deformations it was necessary to increase the stiffness to contain the displacement. At the end of the analysis, an optimized structure is found, but a change in the galvanizing process is still proposed in order to make the process much more stable and mitigate warping, even making the distribution of the reinforcement bars almost indifferent to the thermal problem.