Otimização do dimensionamento de tanques hidropneumáticos para proteção contra transitórios hidráulicos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sierra, Daniel Alfonso, 1988-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636166
Resumo: Orientador: Edevar Luvizotto Junior
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spelling Otimização do dimensionamento de tanques hidropneumáticos para proteção contra transitórios hidráulicosOptimization of the sizing of hydro pneumatic tanks for protection against hydraulic transientsVasos de pressãoTransitórios hidraulicosGolpe de arieteEngenharia hidráulicaPressure vesselHydraulic transientsWater hammerHydraulic engineeringOrientador: Edevar Luvizotto JuniorDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: As adutoras de água bruta, tratada e de águas residuárias estão sujeitas a manobras rotineiras ou emergenciais, tais como: fechamento de válvulas ou partida e parada de bombas, que modificam a condição do escoamento. Estes eventos produzem transitórios hidráulicos de acomodação entre a condição inicial e final do escoamento, os quais, resultam em pulsos de aumento ou de diminuição das pressões ao longo das tubulações. Dependendo da intensidade das mudanças de pressão podem ocorrer roturas ou esmagamento das tubulações, vazamentos, danos nas bombas, incorporação de patógenos, entre outros malefícios. Sendo assim, é necessário proteger as adutoras dos efeitos transitórios controlando a intensidade das variações de pressão. Para este fim, existem estratégias de operação e uma gama de dispositivos para a proteção. Entre os dispositivos de proteção, destacam-se os tanques hidropneumáticos, uma vez que se bem dimensionados, permitem a atenuação de acréscimos de pressão, pela compressão do ar acumulado em seu interior, bem como a atenuação de decréscimos significativos de pressão, à água acumulada em seu interior escoar para a tubulação da adutora. São dispositivos fechados e de dimensão relativamente reduzida, para sua eficiência estes deverão atenuar as pressões máximas e mínimas, garantido que não se esgotem e não sejam superdimensionados, para reduzir o seu custo. A presente dissertação estuda o comportamento destes dispositivos e propõe um método para a otimização do seu dimensionamento. Um algoritmo de otimização por enxame de partículas é aplicado em conjunto com um modelo para avaliar o comportamento transitório de uma adutora por recalque. O modelo computacional proposto é testado em cinco casos e seus resultados são avaliados por meio de "softwares comerciais" consolidados. Finalmente conclui-se sobre a porcentagem de redução do volume total em relação às metodologias clássicas, também avaliadas com os "softwares comerciais", estudando a influência das perdas de carga na entrada e saída dos dispositivos e o coeficiente do processo termodinâmico de expansão/contração do ar no interior do tanqueAbstract: Pipelines in water supply systems and sewage are subjected to routine or emergency maneuvers, such as: closure of valves, pump startup or pump shutdown, that modify the flow condition. These events generate hydraulic transients of adaptation between the initial steady state condition and a final flow condition, which result in overpressures and low pressures along pipelines. Depending of the intensity of the pressure changes, ruptures of pipes, leakages, pump damages, incorporation of pathogens, among others may occur. Therefore, it¿s necessary to protect pipelines from transients effects by controlling pressure changes intensity. For this purpose, there are operation strategies and a range of protection devices. Among these devices, the hydro pneumatic tanks stand out, when suitable sized, they allow the attenuation of overpressures by the compression of air inside, as well as the attenuation of low pressures by the water accumulated in the tank drain to the pipeline. The hydro pneumatic tanks, also known as air chambers, pressurized surge tanks, air vessels or accumulators, are closed and relatively small devices, they are efficient when attenuate the overpressures and low pressures, guaranteed not be exhausted and not oversizing. This dissertation studies the behavior of these devices and proposes a method to optimize their sizing. An algorithm of particle swarm optimization (PSO) is applied together with a water hammer model to evaluate hydraulic transients in pipeline pump stations. The proposed computational model is tested in five cases and its results are evaluated in commercial software. Finally, it concludes about reduction of sizing in relation to the classical methodologies, studying the influence of energy losses coefficient on input/output and the poly-tropic coefficient of the air inside the hydro pneumatic tankMestradoRecursos Hídricos, Energéticos e AmbientaisMestre em Engenharia CivilCAPES[s.n.]Luvizotto Junior, Edevar, 1961-Soares, Alexandre KeplerDalfré Filho, José GilbertoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSierra, Daniel Alfonso, 1988-20192019-02-19T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (127 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636166SIERRA, Daniel Alfonso. Otimização do dimensionamento de tanques hidropneumáticos para proteção contra transitórios hidráulicos. 2019. 1 recurso online (127 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636166. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1088436Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-05-30T15:51:38Zoai::1088436Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2019-05-30T15:51:38Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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