Modelagem e análise de transitórios hidráulicos e cavitação em linhas de recalque com ventosas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Diniz, Arthur Brito Nunes
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/38896
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2020.
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spelling Modelagem e análise de transitórios hidráulicos e cavitação em linhas de recalque com ventosasTransitórios hidráulicosModelo hidráulicoLinha de recalqueCavitaçãoVálvula ventosaDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2020.Embora o desenvolvimento teórico dos modelos hidráulicos para análise de transitórios tenha avançado consideravelmente nas últimas décadas, ainda são verificadas consideráveis divergências entre os dados obtidos em campo ou laboratório e os resultados das simulações hidráulico-computacionais. O presente trabalho se propôs a desenvolver um modelo hidráulico que incorpora a cavitação gasosa por meio do Discrete Gas Cavity Model (DGCM), além da consideração do fator de atrito variável com o objetivo de analisar as pressões transitórias causadas pela parada súbita de conjuntos motor-bomba em linhas de recalque, sendo um sistema real de bombeamento de esgoto. O simulador desenvolvido teve suas rotinas e resultados validados por etapas seguindo a ordem de implementação das condições de contorno e efeitos dinâmicos através de software de simulação e análise de transitórios e de dados obtidos de instalação experimental. O modelo foi, então, aplicado para o estudo de um sistema real – Linha de Recalque do Saldanha (Lisboa/Portugal) – para simulação e análise hidráulica em escoamento transitório. Dados de campo mostraram a ocorrência de pressões transitórias abaixo da pressão atmosférica, mas sem resultarem em separação da coluna líquida. Visando a calibração do modelo hidráulico, foi necessário o estudo das condições de contorno do sistema, como a lei de fechamento das válvulas de retenção dos conjuntos motor-bomba, a admissão e a expulsão de ar pelas ventosas ao longo da linha de recalque e a variação da coluna líquida na extremidade de jusante da linha de recalque com descarga livre para a atmosfera. Sucessivas simulações foram realizadas para a reprodução das condições de escoamento por meio da comparação dos resultados numéricos com os dados coletados em campo. Os resultados obtidos demonstraram que as válvulas de retenção não eram estanques em seu fechamento máximo, que as ventosas admitiam grande quantidade de ar promovendo proteção local contra separação da coluna líquida, mas não evitaram pressões negativas na elevatória, que os efeitos do fator de atrito variável foram menos impactantes no sinal de pressão do que o ar admitido no escoamento pelas ventosas, e que o trecho final da linha de recalque, composto por uma tubulação disposta na vertical e por extremidade com descarga para a atmosfera, apresentou variação em seu nível e correspondente estabilização em cota inferior ao da extremidade.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes)Although the theoretical development of hydraulic models for transient analysis has advanced considerably in the last decades, considerable divergences between the data obtained in the field or laboratory and the results of the hydraulic-computer simulations are still verified. The current work proposed to develop a hydraulic model that incorporates gas cavitation using the Discrete Gas Cavity Model (DGCM), in addition to considering the variable friction factor in order to analyze the transient pressures caused by the pump trip-off in rising mains, being a real sewage pumping system. The developed simulator had its routines and results validated in stages following the order of implementation of the boundary conditions and dynamic effects through simulation and transient analysis software and data obtained from an experimental installation. The model was then applied to the study of a real system - Saldanha Rising Main (Lisbon/Portugal) - for simulation and hydraulic analysis in transitory flow. Field data showed the occurrence of transient pressures below atmospheric pressure, but without resulting in separation of the liquid column. In order to calibrate the hydraulic model, it was necessary to study the boundary conditions of the system, such the closure of the check valves of the motor- pump assemblies, the air intake and expulsion through the air valves along the rising main and the variation of the liquid column at the downstream end of the rising main with free discharge to the atmosphere. Successive simulations were performed to reproduce the flow conditions by comparing the numerical results with the data collected in the field. The results obtained demonstrated that the check valves were not watertight in their maximum closure, that the air valves allowed a large amount of air promoting local protection against separation of the liquid column, but did not prevent negative pressures on the system, that the effects of the unsteady friction were less impacting on the pressure signal than the air admitted by the air valves, and that the final section of the discharge line, composed of a pipe arranged vertically and a discharge to the atmosphere, presented variation in its level and corresponding stabilization at a lower level than the pipeline end.Soares, Alexandre KeplerDiniz, Arthur Brito Nunes2020-07-03T13:57:47Z2020-07-03T13:57:47Z2020-07-032020-03-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfDINIZ, Arthur Brito Nunes. Modelagem e análise de transitórios hidráulicos e cavitação em linhas de recalque com ventosas. 2020. xxi, 136 f., il. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.https://repositorio.unb.br/handle/10482/38896.A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições:Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-13T19:32:51Zoai:repositorio.unb.br:10482/38896Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-13T19:32:51Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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