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Publicação
Projeto de Dispositivos de Proteção numa Estação Elevatória (estudo numérico)
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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| 6.49 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
O presente trabalho tem como principal objetivo o projeto de dispositivos de proteção numa es-
tação elevatória.
Inicialmente, destacam-se os conceitos fundamentais através de um enquadramento ao tema,
procurando realçar os fenómenos relevantes para o presente estudo. Esclarecem-se conceitos impor-
tantes referentes ao escoamento em pressão e procura-se salientar a importância da implementação
de dispositivos de proteção.
Posteriormente, é feita uma abordagem quantitativa e qualitativa aos fundamentos teóricos, apre-
sentando todas as equações que descrevem este tipo de problemas. Introduz-se os dispositivos de
proteção de forma simples, descrevendo a sua aplicabilidade e função. Ainda dentro desta narrativa, é
apresentada a modelação matemática em que se apoia o método das características para resolver as
equações. Paralelamente, descreve-se o programa computacional utilizado para as simulações numé-
ricas.
Mais adiante, dimensiona-se uma estação elevatória em regime permanente contendo um grupo
eletrobomba. Depois de dimensionada, submete-se a mesma a regimes transitórios através de simula-
ções numéricas exaustivas, aplicando três cenários para o efeito: falha de energia, saída de serviço e
arranque da bomba.
Os resultados obtidos no primeiro cenário conduziram à aplicação de três dispositivos de prote-
ção: válvula de retenção, reservatório de ar comprimido e válvula de alívio. Na ‘saída de serviço’, estu-
dou-se a conjugação do fecho da bomba com o fecho da válvula de seccionamento. Foi possível ca-
racterizar as operações de fecho que preservam a integridade estrutural da estação. Por fim, os resul-
tados obtidos para a operação de ‘arranque da bomba’ permitiram constatar o sucesso do dimensiona-
mento da estação e dos respetivos dispositivos.
The main objective of this work is the design of protection devices in a pumping station. Initially, fundamental concepts are highlighted through a framework of the theme, trying to high- light the phenomena that are behind this study. Important concepts regarding pressured flow are clari- fied and the importance of the implementation of protection devices is highlighted. Subsequently, a quantitative and qualitative approach is made to the theoretical foundations rel- evant to the subject, presenting all the equations that describe this type of problem. Protection devices are introduced in a simple way, describing their applicability and function. Still within this narrative, the mathematical modelling used by the method of characteristics to solve the equations is presented. In parallel, the numerical code used for the numerical simulations is described. Further on, a pumping station in steady state containing an electric pump group is dimensioned. After dimensioning, it is submitted to transient state conditions through exhaustive numerical simula- tions, applying three scenarios for the purpose: power failure, pump shutdown and pump start-up. The results obtained in the first scenario allowed the application of three protec tion devices: check valve, surge tank and relief valve. In the pump shutdown, the combination of turning off the pump and closing the gate valve was studied. It was possible to estimate the values of closing times that preserve the structural integrity of the station. Finally, the results shown by the 'pump start-up' allowed us to ascertain the success of the sizing of the station and its devices.
The main objective of this work is the design of protection devices in a pumping station. Initially, fundamental concepts are highlighted through a framework of the theme, trying to high- light the phenomena that are behind this study. Important concepts regarding pressured flow are clari- fied and the importance of the implementation of protection devices is highlighted. Subsequently, a quantitative and qualitative approach is made to the theoretical foundations rel- evant to the subject, presenting all the equations that describe this type of problem. Protection devices are introduced in a simple way, describing their applicability and function. Still within this narrative, the mathematical modelling used by the method of characteristics to solve the equations is presented. In parallel, the numerical code used for the numerical simulations is described. Further on, a pumping station in steady state containing an electric pump group is dimensioned. After dimensioning, it is submitted to transient state conditions through exhaustive numerical simula- tions, applying three scenarios for the purpose: power failure, pump shutdown and pump start-up. The results obtained in the first scenario allowed the application of three protec tion devices: check valve, surge tank and relief valve. In the pump shutdown, the combination of turning off the pump and closing the gate valve was studied. It was possible to estimate the values of closing times that preserve the structural integrity of the station. Finally, the results shown by the 'pump start-up' allowed us to ascertain the success of the sizing of the station and its devices.
Descrição
Palavras-chave
dispositivos de proteção estação elevatória regimes transitórios reservatório de ar comprimido válvula de retenção válvula de alívio