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Cálculo de Transiente Hidráulico

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O dimensionamento do Golpe de Aríete é feito por modelação matemática no Cálculo de Transiente Hidráulico da rede.

 

No Cálculo de Transiente Hidráulico, as rápidas variações de pressão e caudal (teoria de golpe de aríete) nas redes são conhecidas por variações dependentes da posição e do tempo. Estas condições são representadas pelas equações da continuidade e de momento a seguir:

 

∂H/∂t=- c2/ gAL . ∂Q/∂x 

∂H/∂x=- 1/ gAL . ∂Q/∂t + f(Q)

Onde:

H: pressão

Q: caudal

C: celeridade da onda

AL: comprimento do tubo

g: aceleração da gravidade

Para o Cálculo de Transiente Hidráulico, essas equações podem ser simplificadas, levando em consideração as mudanças no eixo do tubo (fluxo em uma direção) e desconsiderando as condições de menor importância. Resolvendo as equações com as condições obtidas inicialmente, o resultado da solução do transiente hidráulico é obtido. Com exceção de aplicações muito simples, não se consegue chegar em uma solução direta.

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Algumas soluções gráficas e algébricas têm sido desenvolvidas para solucionar estas equações no Cálculo de Transiente Hidráulico. Essas análises são baseadas geralmente em um procedimento numérico chamado como o método das características (MOC; sigla em Inglês). Diversos programas foram produzidos baseados MOC: Wylie e Streeter em 1967, Chaudhry em 1987, Watters em 1988 e Martin em 2000.

 

Foi desenvolvido também um método numérico alternativo, no início de nome “Wave Plan Method” (Wood, ano de 1964). Este software chega em resultados iguais ao MOC, só que com a vantagem de possuir menos passos, em diversas ordens de magnitude, para se chegar em uma solução. O modelo físico é mais simples, o que permite se chegar em um maior entendimento do Cálculo de Transiente Hidráulico.

 

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Para o Cálculo de Transiente Hidráulico, essa metodologia é baseada em um conceito preciso da física de que o transiente vem da geração e propagação das ondas de pressão ocasionadas pela perturbação do sistema (fechamento abrupto de válvulas, parada instantânea de bombas, entre outras). Uma onda de pressão percorre, na velocidade do som, até o conjunto liquido-tubo e é transmitida e refletida parcialmente em todas as descontinuidades do sistema (uniões, válvulas, reservatórios abertos e fechados, bombas e etc). Ela também se modifica pelo efeito da rugosidade existente na tubulação.

 

O texto acima mostra de maneira muito próxima como funciona o mecanismo real do Cálculo de Transiente Hidráulico. O Wave Plan Method foi elaborado e estudado no decorrer dos anos, e hoje em dia é conhecido como “Wave Characteristic Method” (WCM): método usado pelo software comercial KYPipe SURGE.

 

Caudal

Caudal é quanto de líquido passa por uma bomba em um determinado período de tempo. Na análise de desempenho de uma bomba, podemos identificar dois parâmetros de caudal: caudal volumétrico (volume) e caudal mássico (massa).

 

Caudal Volumétrico (Q)

Caudal volumétrico é a leitura de uma curva hidráulica de uma bomba. Toda bomba consegue deslocar um volume por unidade de tempo (m³/h), seja qual for a densidade do líquido. No caso de abastecimento de água, o caudal volumétrico é a variável mais importante, pois precisamos que a bomba nos dê um determinado volume de água para consumo.

 

Caudal Mássico (Qm)

O caudal mássico é nada mais nada menos que a massa que uma bomba desloca por unidade de tempo (kg/s). A temperatura do líquido tem grande importância sobre o tamanho da massa que percorre a bomba por unidade de tempo, pois a densidade de todo líquido é alterada de acordo com a temperatura. De forma similar aos sistemas de aquecimento, refrigeração e ar condicionado, o caudal de massa é o que possui energia.

 

Pressão (p)

A pressão é composta por uma unidade de força e por outra unidade de área.

 

Pressão Estática

A pressão estática é obtida através da leitura de um manômetro que deve ser fixado perpendicular ao fluxo do líquido. Pode ser obtida também em uma situação estática em que o fluído está sob pressão.

 

Pressão Dinâmica

A pressão dinâmica é medida através da leitura da velocidade do fluído, e não pode ser medida por um manômetro normal.

 

Pressão Absoluta (Pabs)

A pressão absoluta é conhecida como a pressão que está acima do vácuo absoluto: 0 atm. Geralmente o valor de "pressão absoluta" é usada nos cálculos de cavitação.

 

Pressão Relativa (ou Pressão Efetiva)

A pressão relativa é a pressão superior a pressão atmosférica 1 atm. Normalmente um manômetro comum faz a leitura da pressão relativa, medindo a diferença de pressão entre o sistema e a atmosfera. Geralmente quando se fala de pressão, estamos nos referindo a pressão relativa.

 

Pressão Diferencial

A pressão diferencial é conhecida pela diferença entre as pressões medidas em dois pontos: diminuições de pressão provocada por um sistema de válvulas, com as mesmas unidades da pressão.

 

Altura Manométrica (H)

A altura manométrica de uma bomba mostra qual é a altura que uma bomba consegue elevar um determinado líquido. A altura manométrica é obtida em metros (m) e independe da densidade do líquido.

 

Cálculo de Transiente Hidráulico para todas as concessionárias do Brasil: AMAZONAS - COSAMA - Companhia de Saneamento do Amazonas; MATO GROSSO - SANEMAT - Companhia Estadual de Saneamento do Estado de Mato Grosso; PIAUÍ - AGESPISA - Águas e Esgotos do Piauí; MARANHÃO - CAEMA - Companhia de Saneamento Ambiental do Maranhão; RORAIMA - CAER - Companhia de Águas e Esgotos de Roraima; RONDÔNIA - CAERD - Companhia de Águas e Esgotos do Estado de Rondônia; PERNAMBUCO - COMPESA - Companhia Pernambucana de Saneamento; RIO GRANDE DO NORTE - CAERN - Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte; AMAPÁ - CAESA - Companhia de Água e Esgoto do Amapá; BRASÍLIA - CAESB - Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal; CEARÁ - CAGECE - Companhia de Água e Esgoto do Ceará; SÃO PAULO - SABESP - Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo; PARAÍBA - CAGEPA - Companhia de Água e Esgotos da Paraíba; ALAGOAS - CASAL - Companhia de Saneamento de Alagoas; SANTA CATARINA - CASAN - Companhia Catarinense de Águas e Saneamento; RIO DE JANEIRO - CEDAE - Companhia Estadual de Águas e Esgotos do Rio de Janeiro; ESPÍRITO SANTO - CESAN - Companhia Espírito Santense de Saneamento; MINAS GERAIS - COPASA - Companhia de Saneamento de Minas Gerais; RIO GRANDE DO SUL - CORSAN - Companhia Riograndense de Saneamento; PARÁ - COSANPA - Companhia de Saneamento do Pará; ACRE - DEPASA - Departamento Estadual de Pavimentação e Saneamento; SERGIPE - DESO - Companhia de Saneamento de Sergipe; BAHIA - EMBASA - Empresa Baiana de Águas e Saneamento; GOIÁS - SANEAGO - Saneamento de Goiás; TOCANTINS - SANEATINS - Companhia de Saneamento do Tocantins; PARANÁ - SANEPAR - Companhia de Saneamento do Paraná e MATO GROSSO DO SUL - SANESUL - Empresa de Saneamento de Mato Grosso do Sul.

 

Trabalhamos com Cálculo de Transiente Hidráulico para todas as capitais, regiões; estados e cidades do território brasileiro:

 

Capitais do Brasil: Florianópolis; Rio Branco; Macapá; Manaus; Goiânia; Belém; Porto Velho; Boa Vista; Maceió; Salvador; Fortaleza; São Luís; João Pessoa; Recife; Teresina; Natal; Aracaju; Cuiabá; Campo Grande; Brasília; Vitória; Belo Horizonte; São Paulo; Palmas; Rio de Janeiro; Curitiba e Porto Alegre.

Regiões do Brasil: Região Sul, Região Centro-Oeste, Região Norte, Região Nordeste e Região Sudeste.

Estados Brasileiros: Santa Catarina; Rio Grande do Sul; Acre; Amapá; Amazonas; Rondônia; Roraima; Tocantins; Alagoas; Bahia; Ceará; Maranhão; Pernambuco; Goiás; Piauí; Rio Grande do Norte; Paraíba; Sergipe; Mato Grosso; Mato Grosso do Sul; Pará; Distrito Federal; Espírito Santo; Minas Gerais; São Paulo; Rio de Janeiro; Paraná.

Litoral de São Paulo: Peruíbe; São Sebastião; Bertioga; Cananéia; Caraguatatuba; Cubatão; Ilha Comprida; Iguape; Ilhabela; Itanhaém; Mongaguá; Riviera de São Lourenço; Santos; São Vicente; Guarujá; Praia Grande; Ubatuba entre outros.

Zona Leste da Cidade de São Paulo: Vila Prudente; Vila Matilde; Água Rasa; Anália Franco; Aricanduva; Vila Carrão; Artur Alvim; Belém; Cidade Patriarca; Cidade Tiradentes; Engenheiro Goulart; Ermelino Matarazzo; Sapopemba; Guaianazes; Itaquera; Jardim Iguatemi; José Bonifácio; Itaim Paulista; Mooca; Parque do Carmo; Parque São Lucas; Parque São Rafael; Penha; Ponte Rasa; São Mateus; São Miguel Paulista; Tatuapé; Vila Curuçá; Vila Esperança; Vila Formosa entre outros.

Zona Norte da Cidade de São Paulo: Vila Medeiros; Vila Maria; Brasilândia; Cachoeirinha; Imirim; Casa Verde; Tremembé;Jaçanã; Jardim São Paulo; Lauzane Paulista; Mandaqui; Santana; Tucuruvi; Vila Guilherme; Vila Gustavo entre outros.

Zona Sul da Cidade de São Paulo: Vila Mariana; Vila Andrade; Aeroporto; Água Funda; Brooklin; Campo Belo; Parelheiros; Campo Grande; Campo Limpo; Capão Redondo; Cidade Ademar; Cidade Dutra; Cidade Jardim; Grajaú; Ibirapuera; Jardim Paulistano; Ipiranga; Itaim Bibi; Jabaquara; Jardim Ângela; Jardim América; Jardim Europa; Jardim Paulista; Jardim São Luiz; Jardins; Jockey Club; M'Boi Mirim; Moema; Interlagos; Morumbi; Pedreira; Sacomã; Santo Amaro; Saúde; Socorro entre outros.

Zona Oeste da Cidade de São Paulo: Vila Sonia; Vila Leopoldina; Água Branca; Bairro do Limão; Alto da Lapa; Alto de Pinheiros; Rio Pequeno; Butantã; Freguesia do Ó; Jaguaré; Jaraguá; Jardim Bonfiglioli; Lapa; Pacaembu; Perdizes; Perús; Pinheiros; Pirituba; Barra Funda; Raposo Tavares; São Domingos; Sumaré entre outros.

Grande São Paulo: ABCD; Mairiporã; São Caetano do Sul; São Bernardo do Campo; Diadema; Guarulhos; Suzano; Ribeirão Pires; Mauá; Itapevi; Embu; Embu Guaçu; Embu das Artes; Itapecerica da Serra; Santo André; Osasco; Barueri; Jandira; Cotia; Santana de Parnaíba; Caieiras; Franco da Rocha; Taboão da Serra; Cajamar; Arujá; Alphaville; ABC entre outros.

Região Central da Cidade de São Paulo: Vila Buarque; Sé; Aclimação; Bela Vista; Cambuci; Bom Retiro; Brás; Centro; Liberdade; Consolação; Higienópolis; Glicério; Luz; Pari; República; Santa Cecília; Santa Efigênia entre outros.

 

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