Análise da perda de carga em válvulas utilizando métodos experimentais e computacionais

Abstract

Obtenção do coeficiente de perda de carga pode ser feita de maneira experimental, através de bancada e instrumentos de medição de vazão e pressão ou pode ser obtido de maneira computacional, através de simulações de dinâmica dos fluidos computacional. Desse modo, o objetivo do trabalho é apresentar a metodologia necessária para calcular tal coeficiente de forma experimental e de forma computacional, fazendo a comparação de ambos os resultados. Para tanto foi utilizada uma bancada de hidráulica com controle de rotação do rotor da bomba, medidor de vazão tipo rotâmetro, medidores de pressão e acessórios do tipo válvula esfera, válvula gaveta e válvula globo. Na parte computacional foi utilizado um software iterativo onde foram realizadas 30 simulações buscando representar as condições do experimento realizado em bancada. Além disso, o trabalho visa ser um material de apoio às disciplinas de mecânica dos fluidos e instrumentação industrial, disciplinas que estudam escoamento no interior de dutos e válvulas, à medida que foram também obtidos, por meio de simulações, os perfis de velocidade e de pressão. Pode ser observado que o comportamento do escoamento ocorreu de modo semelhante ao se comparar resultados experimentais e computacionais, porém em intensidades diferentes. Os métodos experimentais resultaram em um valor médio de K de 1,78, 1,6 e 63,7 para as válvulas esfera, gaveta e globo, respectivamente, enquanto que os valores obtidos por métodos computacionais foram de 0,45 tanto para válvula esfera e gaveta e de 29,6 para válvula globo. Foi observado que o aumento da velocidade causou o aumento na perda de carga em todas as válvulas estudadas. Apesar disso, o coeficiente de perda de carga se manteve constante nas simulações enquanto que esse parâmetro esteve em ascensão nas atividades experimentais. A discrepância entre os resultados é fruto da impossibilidade de se medir a rugosidade superficial das válvulas e possível falta de acuracidade da geometria interna das válvulas, bem como erros inerentes ao processo de leitura de medidas e ao processo de discretização durante a simulação.