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Ajuste de parâmetros de simulação computacional visando convergência de dados experimentais de perda de carga total
Última alteração: 23-10-2012
Resumo
O conhecimento da curva do sistema de bombeamento, caracterizado pela variação da altura manométrica em função da vazão, é fundamental para escolha correta da bomba a ser utilizada no sistema, operação eficiente e detecção de possíveis problemas. O objetivo desta pesquisa é através de simulação computacional e cálculo analítico comparar a perda de carga medida em uma malha de condutos forçados com os valores calculados por dois métodos, o racional de “Darcy-Weisbach” com coeficiente de “Colebrook-White” e o empírico de “Hazen Williams”, ambos para a perda linear. As perdas singulares são calculadas pelo método dos coeficientes de perda de carga “K” e pelo método de comprimentos equivalentes. Analisar as diferentes respostas de cálculo de perda de carga em relação aos dados experimentais adquiridos possibilita a identificação do método mais adequado à realidade da instalação e o conhecimento do nível de variação entre os resultados para cada situação de operação. O experimento foi realizado no LENHS (Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento) instalado no pavilhão Marítimo do IPH da UFRGS. O trecho analisado é constituído por tubulações de aço Schedule 40, trechos curtos com diversos acessórios como válvulas e derivações. O fluido bombeado é água à temperatura ambiente. A fundamentação do cálculo da perda de carga pelo método de “Darcy-Weisbach” praticamente não tem restrição ao tipo de escoamento resultando, portanto, uma equação de aplicação geral. A expressão de “Hazen-Williams”, por outro lado, tem algumas limitações, se adaptando melhor para condutos de diâmetros maiores que 50 mm e conduzindo água fria. É esperado que o método de Darcy-Weisbach se aproxime mais dos resultados experimentais, visto que o método de Hazen-Williams, entre outras possíveis razões, se aplica melhor para diâmetros maiores que 50 mm e trecho com maiores comprimentos, o que não é o caso da instalação empregada. Apesar disso, é interessante a comparação uma vez que é um método largamente utilizado no saneamento. As diferenças entre os resultados obtidos pela equação universal da perda de carga e os resultados experimentais para diferentes vazões irão fornecer subsídios para as definições de controle automático de previsão de pressão no laboratório. Com o conhecimento destas variações torna-se possível ajustar parâmetros no programa computacional para aproximar a simulação das medições futuras.