Transiente hidráulico em adutoras: estudo de um sistema adutor em operação em Porto Ferreira-SP
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15151 |
Resumo: | The hydraulic transient is a phenomenon that occurs when a sudden change in the behavior of a certain fluid is imposed, either by changes in route (a valve closing, for example) or changes in physical parameters such as the pressure. Known as water hammer, the effect is the unbalance of particles observed through a shock wave composed of very high pressures followed by very low pressures in a cyclic manner and in a short period of time. The results range from pipe wear to breakage. The phenomenon is a serious operational risk for water supply systems, as it causes losses of water, energy, environmental impact, risk of contamination and, when it occurs in highly critical pipes for a system, discontinuity of supply. Therefore, It is essential to verify the occurrence of the phenomenon and contain it. This work performed the diagnosis and prognosis of a pumping pipeline system in real operation consisting of two centrifugal pumps in series and two connected pipelines, one in DN350 cast iron and the other in DN250 and DN400 PVC DEFoFo, where the latter is equipped with a relief valve and a triple function suction cup. The diagnosis, performed through the characterization of the system and the hydraulic transient modeling in the software Allievi, simulating scenarios of stoppages of the booster pumps, revealed maximum pressures on average 35% above the capacity of the pipes, reaching about 135mca (while the steady state works on average with 70mca) and negative minimums of -10mca (vacuum), indicating the occurrence of cavitation in practically the entire system. The devices already installed, despite having their contribution, are not sufficient to control the transient, therefore, it is proposed to install two closed surge tanks with a capacity of 4m³ each, close to the output of the booster pumps pipes . The simulation with the tanks presents results consistent with the literature and demonstrates control of pressures during the transient, where the maximum points are close to the regular level of the steady state and the minimum pressures become positive and completely far from the cavitation limit. |
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Baracho, Gabriella OliveiraKellner, Erichhttp://lattes.cnpq.br/6855091004957784http://lattes.cnpq.br/2994429674841612b7103fa2-acd1-4e85-8a97-47ea24976dfd2021-11-24T15:58:47Z2021-11-24T15:58:47Z2021-11-18BARACHO, Gabriella Oliveira. Transiente hidráulico em adutoras: estudo de um sistema adutor em operação em Porto Ferreira-SP. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15151.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15151The hydraulic transient is a phenomenon that occurs when a sudden change in the behavior of a certain fluid is imposed, either by changes in route (a valve closing, for example) or changes in physical parameters such as the pressure. Known as water hammer, the effect is the unbalance of particles observed through a shock wave composed of very high pressures followed by very low pressures in a cyclic manner and in a short period of time. The results range from pipe wear to breakage. The phenomenon is a serious operational risk for water supply systems, as it causes losses of water, energy, environmental impact, risk of contamination and, when it occurs in highly critical pipes for a system, discontinuity of supply. Therefore, It is essential to verify the occurrence of the phenomenon and contain it. This work performed the diagnosis and prognosis of a pumping pipeline system in real operation consisting of two centrifugal pumps in series and two connected pipelines, one in DN350 cast iron and the other in DN250 and DN400 PVC DEFoFo, where the latter is equipped with a relief valve and a triple function suction cup. The diagnosis, performed through the characterization of the system and the hydraulic transient modeling in the software Allievi, simulating scenarios of stoppages of the booster pumps, revealed maximum pressures on average 35% above the capacity of the pipes, reaching about 135mca (while the steady state works on average with 70mca) and negative minimums of -10mca (vacuum), indicating the occurrence of cavitation in practically the entire system. The devices already installed, despite having their contribution, are not sufficient to control the transient, therefore, it is proposed to install two closed surge tanks with a capacity of 4m³ each, close to the output of the booster pumps pipes . The simulation with the tanks presents results consistent with the literature and demonstrates control of pressures during the transient, where the maximum points are close to the regular level of the steady state and the minimum pressures become positive and completely far from the cavitation limit.O transiente hidráulico é um fenômeno que ocorre quando é imposta uma alteração brusca de comportamento de determinado fluido, seja por mudanças de trajeto (fechamento de válvulas por exemplo) ou alterações de parâmetros físicos como a pressão. Conhecido como golpe de aríete, o efeito é o desequilíbrio das partículas observado através de uma onda de choque composta por pressões muito altas seguidas de pressões muito baixas de forma cíclica e em um curto espaço de tempo. Os resultados vão de desgaste das tubulações até rompimentos. O fenômeno é um risco operacional grave para sistemas de abastecimento de água, pois ocasiona perdas de água, energia, impacto ambiental, risco de contaminação e, quando ocorre em tubos de grande criticidade para um sistema, a descontinuidade de abastecimento. É imprescindível, portanto, verificar a ocorrência do fenômeno e contê-lo. Este trabalho executou o diagnóstico e prognóstico de um sistema adutor por recalque em operação real composto por duas bombas centrífugas em série e duas adutoras conectadas, sendo uma em ferro fundido de DN350 e outra de PVC DEFoFo de DN250 e DN400, onde a última é equipada com uma válvula de alívio e uma ventosa de tríplice função. O diagnóstico, executado através da caracterização do sistema e da modelagem hidráulica de transiente no software Allievi simulando cenários de paradas das bombas de recalque, revelou pressões máximas em média 35% acima da capacidade das tubulações, atingindo cerca de 135mca (enquanto o regime permanente trabalha em média com 70mca) e mínimas negativas de -10 mca (vácuo), indicando a ocorrência de cavitação em praticamente todo o sistema. Os dispositivos já instalados, apesar de ter sua contribuição, não são suficientes para controle do transiente, sendo proposta, portanto, a instalação de dois tanques hidropneumáticos com capacidade de 4m³ cada um, próximo a saída do barrilete das bombas de recalque. A simulação com os tanques apresenta resultados condizentes com a literatura e demonstra controle das pressões durante o transiente, onde os pontos máximos ficam próximos do patamar regular do regime permanente e as pressões mínimas se tornam positivas e completamente afastadas do limite de cavitação.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Civil - ECivUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessTransiente hidráulicoAllieviSistema de recalqueGolpe de AríeteHydraulic transientPumping systemWater hammerENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ENGENHARIA HIDRAULICATransiente hidráulico em adutoras: estudo de um sistema adutor em operação em Porto Ferreira-SPHydraulic transient in adductors: study of a pipeline system in operation in Porto Ferreira-SPinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis600600f65b3578-cd7e-4049-b985-413080420c27reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTCC_GBaracho (2).pdfTCC_GBaracho (2).pdfTrabalho de Graduação Integrado (TGI) defendido. 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