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.

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.

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

Importação dos Dados

1. Carregar Planilha

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

2. Importar Séries

Importe as séries de dados da planilha:

Série	Células	Unidade	Nome
Distâncias	B3:B13	m	`xs`
Elevações	C3:C13	m	`zs`
Piezométrica	D3:D13	m	`hs`

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

Curvas da Bomba

Na aba Recalque, importamos também:

Série	Células	Unidade	Nome
Vazão	F3:F10	m³/s	`Q`
Altura manométrica	G3:G10	m	`Hm`
Potência	H3:H10	W	`P`

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

Comprimento da Adutora

Podemos obter o comprimento diretamente a partir da série xs:

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

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

Curva de altura manométrica (CurvaBomba)
- Eixo X: Q (vazão)
- Eixo Y: Hm (altura manométrica)
Curva de potência (CurvaPotencia)
- Eixo X: Q (vazão)
- Eixo Y: P (potência)

Use blocos de conexão para vincular as séries.

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

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).

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.

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:

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

Os resultados podem ser comparados visualmente em gráficos e notebooks.

Criação do Notebook Comparativo

Vá até o notebook e clique em + → Texto → “Ferro dúctil”.
Mude o estilo para Cabeçalho nível 2.
Adicione um gráfico e selecione as envoltórias correspondentes.
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.

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.

<div class="cta-section"> <h2>Transforme seus Projetos com o Voima Pro!</h2> <p>Prepare-se para a nova era da engenharia digital. Adquira acesso antecipado ao Voima Pro e potencialize seus cálculos e relatórios.</p> <a href="https://voimatoolbox.com/pre-launch" class="cta-button">Garanta Seu Acesso Agora</a> </div>