Título:
Influência do efeito do factor de atrito nos escoamentos variáveis em pressão (caso prático de estud
Resumo:
Têm sido experimentalmente evidenciadas discrepâncias entre os resultados numéricos e experimentais, no estudo dos regimes variáveis em pressão; tanto em termos de envolvente de pressões como em termos de tensões tangenciais na parede. Uma das principais fontes de erro está no facto de o factor de atrito ser considerado como constante ao longo dos transitórios hidráulicos. Neste trabalho é evidenciado o efeito variável de factor atrito, considerando algumas formulações que o fazem depender das tensões na parede, da aceleração local do escoamento e do seu ‘historial’. Foram distinguidas as formulações aplicáveis em escoamentos em regimes laminares, em regimes turbulentos e em ambos os tipos de regimes referidos. As equações de compatibilidade do método das características, para a resolução das equações da continuidade e da dinãmica, que governam as variações de pressão e velocidade nos escoamentos variáveis, foram modificadas de modo a englobarem implicitamente o efeito variável do factor de atrito. É apresentado um caso práticoo de estudo, adutora por bombagem, constituída por uma bomba centrífuga submersível e uma conduta de compressão com uma válvula de cunha na entrada do reservatório existente a jusante desta. A conduta elevatória é constituída por um troço vertical de aproximadamente 70 m de comprimento em aço soldado e um troço de pequena inclinação em PVC de aproximadamente 1500 m de comprimento. Constatou-se a existência de elavados valores de sub-pressões na conduta elevatória os quais eram responsáveis pelo colapso da conduta quando ocorria paragem da bomba devido a falhas de energia. Com o objectivo de proteger a conduta em relação aos fenómenos gerados durante a ocorrência dos escoamentos variáveis, foi colocado na conduta elevatória um reservatório de ar comprimido. Para a resolução do sistema de equações que governam os escoamentos variáveis foi utilizado o método das características. Para a modelação da fronteira da bomba submersível foi utilizado um modelo universal da Marchal, Flesch e Suter. São comparadas graficamente as envolventes de pressões na conduta adutora e as flutuações de nível e pressão, no reservatório de ar comprimido, considerando o factor de atrito constante, quasi-permanente e variável. Como conclusão, poderá referir-se que no exemplo em análise, a consideração do efeito variável do factor de atrito ao longo do espaço e do tempo, tem como consequência uma maior atenuação e distorção das ondas de pressão. A introdução do efeito variável do factor de atrito nas equações características, pode conseguir-se com um desprezável incremento no esforço de cálculo, Conseguindo-se assim resultados mais próximos dos reais.
Autores:
José Alfeu A. de Sá Marques, Jorge M.P. Amado