Tese: Estimativa dos gradientes de pressão decorrentes de transientes hidraulicos para cálculo de esforços axiais em tubulação
Aluno(a) : Rodrigo Borges RabeloOrientador(a): Ivan Menezes e Luis Fernando Pires
Área de Concentração: Petróleo e Energia
Data: 15/09/2023
Resumo: Transiente hidráulico ou “golpe de aríete” é a rápida variação da pressão de um fluido em um sistema. Em dutos, está frequentemente associado ao fechamento de válvulas e partida e parada de bombas. Em instalações aéreas, ele pode produzir grandes forças axiais, devido aos grandes diferenciais de pressão que podem ocorrer. Para dimensionar corretamente os suportes da tubulação, as análises de tensões devem considerar essas cargas, o que, por sua vez, requerem simulações hidráulicas. Frequentemente, esses dados não estão disponíveis, em função da demanda requerida para o estudo e a disponibilidade e prazo para realização das simulações. Este trabalho tem por objetivo fornecer dados sobre forças dinâmicas geradas em transientes hidráulicos em uma ampla gama de casos encontrados na indústria do petróleo. Simulações hidráulicas foram realizadas considerando vários diâmetros de duto, velocidades de escoamento e diferentes fluidos, analisando o fechamento rápido de uma válvula de esfera. Uma metodologia foi então utilizada para obter os gradientes de pressão que ocorrem em vários comprimentos de tubulação. Diferentes interpolações foram então realizadas com os dados obtidos pelas simulações, e verificou-se que as de segunda ordem são adequadas para obter gradientes de pressão para cenários de velocidades de escoamento intermediários aos dos casos simulados, sem a necessidade de novas simulações. O mesmo processo foi realizado para a massa específica do fluido, confirmando que tais interpolações são também apropriadas para obter gradientes de pressão para valores de massa específica intermediários aos simulados. Uma terceira correlação foi proposta considerando uma interpolação linear para os resultados da massa específica e quadráticas para a velocidade de escoamento, obtendo-se resultados não tão precisos quanto os anteriores, mas capazes de fornecer gradientes de pressão satisfatórios para valores intermediários de densidade e velocidade, simultaneamente. Verificou-se ainda que um polinômio de quinta ordem pode descrever perfeitamente as curvas de gradiente de pressão de cada cenário, permitindo que os resultados possam ser obtidos por equações simples. Os resultados deste trabalho servem como dados de entrada para a análise dinâmica dos cálculos de flexibilidade de tubulação, fornecendo os esforços gerados pelo fechamento rápido de uma válvula de esfera, considerando uma ampla gama de diâmetros, vazões e densidades. Link da defesa: https://puc-rio.zoom.us/j/95811224221?pwd=cWw2dVJaVzdkRTE1R0UwdHcyS0tjdz09 Meeting ID: 958 1122 4221 Passcode: 044272