Transientes hidráulicos em fluidos pseudoplásticos: uma avaliação dos efeitos de atenuação e dissipação

• Autor(a) principal: Considera, André Luís Peixoto
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/7524
• topic: Transientes hidráulicos; Fluidos não-newtonianos; Fluidos pseudoplásticos; Dissipação de energia; Atenuação de onda; Transientes hidráulicos; Fluido não newtoniano; Hydraulic transients; Non-newtonian fluids; Pseudoplastic fluids; Energy dissipation; Wave attenuation

Tubulações escoando líquidos ficam sujeitas a fortes ondas de pressão sempre que a quantidade de movimento linear do líquido é alterada de forma abrupta, gerando um carregamento transiente de pressão denominado de transiente hidráulico ou “golpe de aríete”. Transientes são geralmente modelados como escoamentos unidimensionais, empregando modelos de atrito baseados no regime permanente devido a sua simplicidade, mesmo não sendo os mais precisos. O modelo de atrito permanente consiste em assumir que relações para a tensão de cisalhamento na parede, em regime permanente, continuam válidas durante o transiente, utilizando o fator de atrito calculado nas condições iniciais de regime permanente. Já o modelo de atrito quase-permanente assume que o fator de atrito é variável no tempo, sendo calculado em cada instante de tempo utilizando o número Reynolds local. O presente trabalho visa estender a teoria de transientes hidráulicos, aplicada em fluidos newtonianos, para transientes em tubulações escoando fluidos não-newtonianos, com comportamento pseudoplástico. O efeito não-newtoniano é incorporado ao modelo por meio da introdução do fator de atrito não-newtoniano, dado pela correlação de Shaver-Merril, nos modelos de atrito permanente e quase-permanente. Um problema modelo composto por um reservatório, um tubo horizontal e uma válvula a jusante, com transiente gerado pelo fechamento abrupto da válvula, foi simulado por meio da implementação computacional de ambos os modelos de atrito em código FORTRAN, no contexto do método das características. Foi feito um estudo paramétrico, fixando o índice de consistência e variando o índice de comportamento do fluido, com o intuito de avaliar o efeito pseudoplástico. Também foi realizada uma comparação entre os dois modelos de atrito, avaliando o impacto do comportamento pseudoplásticos na dissipação de energia e na atenuação da onda de pressão, para cada modelo. Os resultados mostraram que o modelo de atrito quase-permanente apresentou uma atenuação maior e dissipação de energia menor, quando comparado com o modelo de atrito permanente