Aeração passiva em tubulações pressurizadas por meio de dispositivo Venturi: análise hidráulica e numérica CFD

Código

III-FLUHIDROS0119

Autores

Sandra Regina da Luz, CAMILA BILLERBECK, Aloysio Portugal Maia Saliba, Breno Guerreiro da Motta

Tema

02 - Modelagem física e numérica de escoamentos em estruturas hidráulicas

Resumo

A aeração em tubulações pressurizadas pode contribuir para a melhoria da qualidade da água por meio do aumento da concentração de oxigênio dissolvido, favorecendo a oxidação de elementos dissolvidos, como ferro e manganês. Entre as soluções disponíveis, o dispositivo Venturi permite a aeração passiva de ar, sem necessidade de fornecimento de energia externa, sendo seu desempenho dependente da sua geometria e das características hidráulicas do sistema. Este trabalho avalia a viabilidade hidráulica da instalação de um dispositivo Venturi para sucção de ar por meio de modelagem analítica e numérica. Foi desenvolvido um modelo baseado nas equações de Bernoulli e de Darcy-Weisbach, permitindo estimar as condições de pressão ao longo do escoamento e avaliar simultaneamente a sucção de ar e o risco de cavitação (FRANC & MICHEL, 2004). A partir desse modelo, realizou-se a análise de sensibilidade da razão (?) entre os diâmetros da garganta e da tubulação principal, identificando-se as faixas de operação viáveis. Adicionalmente, foram realizadas simulações numéricas com o software OpenFOAM, para análise dos campos de velocidade e de pressão. Os resultados indicam que a sucção de ar ocorre em uma faixa restrita de ?, limitada pelo risco de cavitação e pela insuficiência de queda de pressão na garganta, além de apresentar elevada sensibilidade do sistema às condições de operação, especialmente à vazão e à carga disponível.