Estudamos as forças e momentos hidráulicos que atuam sobre o rotor de uma válvula esférica de grande porte utilizada para proteção da unidade geradora em usinas hidrelétricas. Analisando o fenômeno físico, utilizamos conceitos de Mecânica dos Fluidos Computacional e aplicamos o Método dos Volumes Finitos a um domínio de simulação tridimensional representando o equipamento em estudo. Simulações em Regime Permanente foram feitas com o rotor em posições discretas simulando o fechamento da válvula esférica. O fluido, água, foi considerado incompressível e o escoamento completamente desenvolvido em regime turbulento. O modelo de turbulência K-Epsilon RNG com uma função de parede padrão e o esquema SIMPLEC de acoplamento entre os campos de Pressão-Velocidade foram adotados para resolver o problema tridimensional de forma segregada. As Condições de Contorno aplicadas foram velocidade prescrita na Entrada do domínio computacional e condição localmente parabólica na Saída. Apenas como referência um valor para a pressão foi aplicada na Entrada do problema. Investigamos a magnitude e comportamento de forças e momentos atuantes no rotor bem como o padrão do fluxo no interior da válvula durante a operação de fechamento. É mostrada a variação de coeficientes como arrasto, sustentação, fluxo e cavitação. Também verificamos as demais propriedades decorrentes do fluxo turbulento obtidas a partir da simulação.

The hydraulic forces and Moments acting on a spherical valve rotor used in hydropower plants to protect the generator unit were studied using Computational Fluid Dynamics and the Finite Volume Method through three dimensional simulations of the flow domain. Steady-state simulations with the rotor in different positions were carried out in order to analyze the spherical valve closing operation. The fluid, water, was considered incompressible and turbulence was simulated through the k-e RNG model with standard wall functions. The SIMPLEC scheme for the pressure-velocity coupling was adopted to solve the problem in a segregated way. The boundary conditions applied were specified velocity on the flow inlet boundary and parabolic conditions on the outflow boundary. Forces and moments on the rotor, flow pathlines and cavitation coefficients were computed.