Volume 35, Nº 2 - novembro 2014
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DOI:10.5894/rh35n2-5
Este artigo foi apresentado no 12º
Congresso da Água e selecionado para submissão e possível
publicação na Recursos Hídricos, tendo sido aceite pela Comissão de
Editores Científicos Associados em 30 de maio de 2014. Este artigo é
parte integrante da Revista Recursos Hídricos , Vol. 35, Nº 2, 55-66,
novembro de 2014.
Regimes transitórios em sistemas elevatórios com perfis horizontais
Hydraulic transients in pumping systems with horizontal profiles
João DELGADO1, Dídia I. C. COVAS2, António B. de ALMEIDA3
1 - Bolseiro de investigação,
Dept. de Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Universidade de
Lisboa. Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa, Portugal. Email: joao.borga.delgado@ist.utl.pt
2 - Professora Associada, Dept. de Engenharia Civil, Instituto
Superior Técnico, Universidade de Lisboa. Av. Rovisco Pais, 1049-001
Lisboa, Portugal. Email: didia.covas@tecnico.ulisboa.pt
3 - Professor Emérito, Dept. de Engenharia Civil, Instituto Superior
Técnico, Universidade de Lisboa. Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa,
Portugal. Email: betamio.almeida@.ist.utl.pt
RESUMO
O presente documento pretende discutir os efeitos associados ao uso de
reservatórios hidropneumáticos na proteção de regimes transitórios em
sistemas elevatórios. Foi desenvolvido um modelo matemático
unidimensional baseado na teoria clássica do golpe de aríete, sendo as
equações base resolvidas através do Método das Características. Este
modelo incorpora o elemento bomba descrito através dos parâmetros de
Suter, o reservatório hidropneumático descrito pelo lei politrópica dos
gases e uma formulação para descrever as perdas de carga em regime
variável. O modelo foi testado utilizando medições de pressão durante a
ocorrência de regimes transitórios em laboratório. Os regimes
transitórios decorreram da paragem súbita do grupo eletrobomba devido a
um corte de corrente elétrica. Os dados recolhidos foram comparados com
os resultados obtidos através do modelo matemático e utilizados para
calibrar os respetivos parâmetros Observou-se que o reservatório
hidropneumático ligado ao circuito hidráulico induz pressões em regime
transitório superiores às observadas quando este dispositivo não se
encontrava ligado ao sistema.
Palavras-chave: regimes transitórios,
bombas centrífugas, válvula de retenção, Método das Características.
ABSTRACT
The current paper aims to discuss the main uncertainties associated
with the hydraulic transient modelling of pumping systems with and
without surge protection. A one-dimensional hydraulic transient solver
was developed based on the classic water hammer theory and solved using
the Method of Characteristics. This solver incorporates the
pump-element described by Sutter parameters, the pressurized surge tank
described by the polytropic process and a formulation to describe the
unsteady-state friction losses. The model was tested using transient
pressure data collected from one laboratory hydraulic circuit.
Transients were generated by the sudden stoppage of the pump due to
failure of the power grid. Collected data were compared with the
results of the numerical modelling and used to calibrate model
parameters, and a good agreement was obtained. Some tests with the
hydropneumatic vessel connected lead to higher pressure surges than
when there was no protection in the system.
Keywords: hydraulic transients,
centrifugal pumps, check valve, Method of Characteristics.
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