Desenvolvimento de um programa computacional aplicando o método das características para o cálculo dos transientes hidráulicos em um sistema de recalque

Abstract

Um conduto hidráulico apresenta em algumas situações um regime transitório, apresentando variação na velocidade, vazão e pressão, mudando o estado de um regime permanente inicial por outro estado de regime permanente futuro. A perturbação no escoamento pode ser provocada por manobras programadas e/ou inesperadas de, por exemplo, acionamento/parada da bomba e/ou abertura/fechamento de uma válvula. As variações de velocidade não têm impacto direto no sistema, porém estão associadas as mudanças de pressão, podendo gerar ondas de sobrepressão ou de subpressão, o que pode vir a comprometer a integridade da tubulação. A análise do fenômeno durante a fase de concepção e de operação do sistema permite estabelecer medidas de proteção das infraestruturas. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um programa computacional em Microsoft Excel, que utilizou o Visual Basic for Applications (VBA) como linguagem de programação para estabelecer as rotinas de cálculo implementando as equações do Método das Características (MOC), onde foi possível determinar os principais parâmetros para o estudo dos Transientes Hidráulicos, em especial os valores das pressões mínimas e máximas, em uma tubulação de adução por recalque, durante a ocorrência do fenômeno. O estudo também tinha como interesse investigar se as parcelas da energia cinética e da declividade longitudinal da tubulação são, de fato, desprezíveis para os cálculos das cotas piezométricas. Vale destacar que o programa desenvolvido calculava o fator de atrito da fórmula universal de perda de carga de Darcy-Weisbach de acordo com a regime de escoamento (liso, rugoso ou transição). Como conclusão, temos que as parcelas da energia cinética e declividade longitudinal da tubulação não são variáveis significativas para os resultados de cotas piezométricas para nenhuma das zonas de escoamento, tendo em vista que a variação percentual, na consideração de uma ou das duas parcelas na simulação hidráulica, não ultrapassa os 0,1%. Além disso, a variação percentual, ao comparar os resultados de cotas piezométricas desconsiderando o regime de escoamento, não ultrapassa os 0,5%, portanto, na situação inicial que se desconhece a zona de escoamento, indica-se considerar a zona transição e a utilização da fórmula de Colebrook-White para a determinação do fator de resistência.