Adutoras por Recalque: Transientes Hidráulicos

Introdução

Olá, pessoal! 👋 Sejam muito bem-vindos à segunda parte do minicurso online de transientes hidráulicos do Voima.

Eu sou Márcio Viana, engenheiro químico e um dos criadores do Voima. Nesta aula, vamos tratar das adutoras por recalque — ou seja, adutoras que envolvem bombas em seu sistema.

💡 O módulo de cálculos de transientes hidráulicos está disponível para usuários Equipe ou Voima Pro.

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Objetivos

Nesta aula, aprenderemos a:

• Importar dados de uma planilha.
• Definir os dados da adutora e da bomba.
• Criar as curvas de altura manométrica e potência.
• Simular o transiente hidráulico com o método das características.
• Gerar animações e envoltórias dos resultados.
• Comparar diferentes materiais e cenários em notebooks.

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Dados da Planilha

A planilha de entrada contém:

• Distâncias (m), elevações (m) e linha piezométrica.

• Curvas da bomba, incluindo:

  • Vazão × Altura manométrica.
  • Vazão × Potência.

Características da Adutora

• Diâmetro interno: 100 mm
• Espessura: 3 mm
• Material: ferro dúctil
• Comprimento: 300 m
• Vazão de regime permanente: 0,01 m³/s
• Eficiência: 80%
• Rotação: 1750 rpm
• Nível de sucção: 0 m
• WR²: 1,1 N·m²

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Importação dos Dados

1. Carregar Planilha

1. No Explorador de Projetos, clique em Upload → Escolher arquivo.
2. Selecione a planilha e crie um novo projeto chamado adutora recalque.
3. Clique com o botão direito → Diagrama > Planilhas > XLSX: Carregar planilha.

2. Importar Séries

Importe as séries de dados da planilha:

Use blocos de série e gráficos de pilotagem para verificar se os dados foram carregados corretamente.

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Curvas da Bomba

Na aba Recalque, importamos também:

Plote os gráficos Q × Hm e Q × P para validar as curvas.

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Comprimento da Adutora

Podemos obter o comprimento diretamente a partir da série xs:

1. Clique com o botão direito → Série de valores > Máximo.
2. Conecte à série xs.
3. O resultado (300 m) será o comprimento total da adutora.

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Criação do Cenário

1. Criar o Cenário

• Clique com o botão direito → Golpe de Aríete > Criar cenário.
• Defina o tempo de simulação como 60 s.

2. Criar o Reservatório

• Bloco: Criar reservatório
• Nome: R1
• Nível d’água: $H_R = 50\ \text{m}$

3. Criar a Bomba

• Bloco: Criar bomba

• Nome: B1

• Curvas:

  • Altura manométrica: CurvaBomba
  • Potência: CurvaPotencia

• WR²: 1,1 N·m²

• Eficiência: 80%

• Rotação: 1750 rpm

• Nível de sucção: 0 m

4. Criar as Curvas da Bomba

1. Curva de altura manométrica (CurvaBomba)

   • Eixo X: Q (vazão)
   • Eixo Y: Hm (altura manométrica)

2. Curva de potência (CurvaPotencia)

   • Eixo X: Q (vazão)
   • Eixo Y: P (potência)

Use blocos de conexão para vincular as séries.

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Criar o Trecho

• Bloco: Adicionar trecho

• Nome: T1

• Parâmetros:

  • Vazão: 0,01 m³/s
  • Comprimento: 300 m
  • Diâmetro: 100 mm
  • Espessura: 3 mm
  • Temperatura: 20 °C
  • Material: ferro dúctil
  • Montante: B1
  • Jusante: R1

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Simulação

• Clique com o botão direito → Golpe de Aríete > Simular (método das características).
• Conecte o cenário ao bloco de simulação.
• Após a execução, visualize a animação da linha de carga.

Animação

• Botão direito → Golpe de Aríete > Ver animação.
• Conecte a simulação ao bloco Animação.
• Clique em Ver animação → Play.
• Ajuste o FPS para desacelerar a visualização (ex.: de 30 para 15 fps).

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Envoltórias

1. Obter Envoltórias

• Botão direito → Golpe de Aríete > Obter envoltórias
• Nome do trecho: T1.

2. Plotar Envoltórias

• Bloco: Plotar envoltórias → Ver gráfico.

O gráfico exibe:

• Perfil do terreno,
• Linha piezométrica,
• Cargas máximas e mínimas ao longo da adutora.

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Comparação de Materiais

Uma das grandes vantagens do Voima é a possibilidade de comparar cenários simultâneos.

Por exemplo, após configurar o cenário base com ferro dúctil, você pode:

1. Copiar e colar todos os blocos a partir da definição do trecho (inclusive).
2. Alterar o material para ferro fundido.
3. Executar as duas simulações em paralelo.

Os resultados podem ser comparados visualmente em gráficos e notebooks.

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Criação do Notebook Comparativo

1. Vá até o notebook e clique em + → Texto → “Ferro dúctil”.
2. Mude o estilo para Cabeçalho nível 2.
3. Adicione um gráfico e selecione as envoltórias correspondentes.
4. Repita o processo para o cenário de ferro fundido.

Os dois gráficos serão exibidos lado a lado. Note que o ferro fundido tende a apresentar envoltórias menos pronunciadas.

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Conclusão

Com o Voima, você pode:

• Simular adutoras com bombeamento.
• Criar curvas de bomba e cenários complexos.
• Obter envoltórias e animações detalhadas.
• Comparar materiais e hipóteses de forma visual e integrada.