Estudo do comportamento dinâmico de um reservatório hidropneumático

Dissertação para obtenção de Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

O estudo dos fenómenos transitórios em condutas, baseado no método das características, assume grande relevância no projecto de instalações hidráulicas. A quantificação das pressões máximas e mínimas é de interesse fundamental para o dimensionamento da conduta e, para decidir sobre a necessidade de instalação de dispositivos de protecção. O presente trabalho tem como principal objectivo estudar o comportamento do reservatório hidropneumático. Desta forma, recorreu-se a simulações numéricas efectuadas com o programa AFT Impulse. As configurações geométricas das instalações simuladas foram criteriosamente escolhidas por forma a estudar separadamente: as sobrepressões, o efeito do volume do reservatório hidropneumático e da conduta e, finalmente, das perdas de carga. Neste estudo procedeu-se a uma análise em frequência da resposta do rac, utilizando técnicas de análise espectral. Os resultados obtidos permitiram concluir que instalações munidas de racs de pequenas dimensões registam pressões extremas superiores às medidas para uma mesma instalação sem sistema protector. O conjunto das simulações efectuadas permitiu concluir que o principal parâmetro a ter em conta na eficiência do rac é a relação entre o volume do reservatório e o da conduta a proteger. A comparação dos resultados numéricos com os obtidos por métodos clássicos (ábacos) permitiu concluir que muito embora permitam o dimensionamento dos racs não o fazem de forma optimizada. Acresce ainda que não podem ser aplicados em sistemas que apresentem alguma complexidade, como não linearidades ou geometrias complexas. Face aos actuais meios computacionais, os métodos numéricos baseados no método das características, permitem simular em tempo útil, muitas configurações para a instalação e desta forma optimizar o rac a instalar.