Métodos simplificados de análise de sistemas adutores contra pressões transitórias

Abstract

A ocorrência do golpe de aríete corresponde à situação potencialmente mais perigosa no que respeita à segurança dos sistemas hidráulicos, em particular em grandes sistemas adutores. As pressões extremas transitórias podem afastar-se muito significativamente dos valores calculados para as condições de projeto em regime permanente. Na presente dissertação pretende-se sublinhar a importância e interesse do estudo dos transitórios hidráulicos e a necessidade de compreender bem a dinâmica dos sistemas hidráulicos em pressão. Atualmente, face à crescente complexidade dos sistemas hidráulico, o projetista é obrigado, na quase generalidade das situações, a recorrer a programas de cálculo informático, um facto facilitado pelos custos decrescentes, tanto dos computadores como dos programas comerciais de análise. No entanto, para interpretar corretamente os resultados, é conveniente um entendimento físico dos fenómenos envolvidos. Para o efeito os métodos simplificados de análise podem ter um papel fundamental. O trabalho proposto consiste, numa primeira fase, em efetuar uma revisão e reanálise de alguns desses métodos. São identificados e caracterizados, através de parâmetros adimensionais, os três principais efeitos físicos que controlam a resposta de um sistema dinâmico quando sujeito a uma excitação exterior: capacitância (capacidade de armazenamento), inércia e resistência hidráulica. Efetuam-se aplicações dos métodos simplificados desenvolvidos a sistemas hidráulicos gravíticos (regulados por válvulas) e a sistemas elevatórios. Os respetivos resultados são apresentados em forma adimensional traduzindo, cada um dos parâmetros, a influência que tem na solução do problema o efeito físico considerado.

The occurrence of water hammer corresponds to the potentially more dangerous situation of safety of hydraulic systems, particularly in large systems adducts. The extreme transient pressures can veer very significantly from the values calculated for the design conditions in steady. This dissertation aims to highlight the importance and interest in the study of hydraulic transients and the need to fully understand the dynamics of hydraulic systems in pressure. Currently, due to the increasing complexity of hydraulic systems, the designer is forced, almost in most situations, to resort to computerized calculation programs, a fact facilitated by falling costs of both computers and program trading analysis. However, to correctly interpret the results, it should be an understanding of the physical phenomena involved. For this purpose the simplified methods of analysis can be a fundamental role. The proposed work in a first step is carrying out a review and reanalysis of some of these methods. Are identified and characterized through dimensionless parameters, the three main physical effects that control the response of a dynamic system when subjected to an excitation exterior: capacitance (storage capacity), inertia and hydraulic resistance. To perform applications of simplified methods developed for hydraulic gravitational (regulated by valves) and pumping systems. The respective results are presented in dimensionless translating, each of the parameters, the influence it has in troubleshooting the physical effect considered.