Estudo do comportamento dinâmico de um sistema de transporte de fluidos

• Autor(a) principal: Quintans, Paulo Cordeiro
• 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/1/8688
• topic: Vibração; Rigidez; Escoamento; Vibração; Dinâmica dos fluidos (Engenharia); Vibration; Stiffness; Flow

Vibrações causadas pelo transporte de fluidos em tubulações rígidas são problemas de fácil visualização nas indústrias. Diversos são os estudos de como minimizá-las, porém, ainda se tem dificuldade em encontrar, na literatura, análises quantitativas dos fatores que influenciam esse fenômeno. O desenvolvimento de um estudo sobre os fatores que afetam o comportamento dinâmico da tubulação é interessante para auxiliar na prevenção de vibrações excessivas. Parâmetros como a rigidez e o comprimento da tubulação são exemplos de grandezas que influenciam diretamente a frequência natural do sistema e, caso sejam mal dimensionados, podem resultar em danos estruturais. Assim, esse trabalho apresenta um estudo relativo a vibração em um tubo horizontal circular completamente cheio de líquido escoando em regime laminar e permanente. A análise foi realizada com o objetivo de estimar a influência das propriedades da própria estrutura, bem como do fluido em escoamento para a vibração do sistema. A tubulação adotada como referência é configurada como uma estrutura engastada em uma extremidade e apoiada na outra. Todavia, outros modelos foram propostos para verificar de maneira mais ampla essa influência. Foi dada especial atenção para a análise das pequenas amplitudes de oscilação que puderam ser calculadas, desprezando os movimentos axiais na tubulação e no líquido em escoamento. Para a resolução do problema e suas extrapolações, foi proposto um modelo simplificado baseado na teoria de Euler-Bernoulli, considerando o tubo cheio de líquido como uma barra. O equacionamento desse caso resulta em uma equação diferencial parcial de quarta ordem, por esse motivo o método de Galerkin foi utilizado como ferramenta, gerando relações para a primeira frequência natural. Em posse dessas expressões matemáticas, os parâmetros foram variados isoladamente, podendo perceber uma grande influência dos fatores relacionados a propriedades da tubulação e dimensionamento. As propriedades do fluido, apesar de exercerem influência, resultam em pequenas variações, podendo até não ser consideradas em muitos casos. Com os resultados obtidos, é possível propor soluções capazes de reduzir o efeito deletério da vibração mediante melhor dimensionamento do sistema