Avaliação de rede de tubos

Universidade de São Paulo

PME-2334 - Mecânica de Fluidos aplicada a dutos de petróleo - Santos

Professor Rafael Gioria

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Trabalho numérico - Avaliação de rede de tubos

João Victor da Silva Gois -nº8990938

Thales Camargo- n°9017082

Turma - Santos
03/06/2016

Objetivos

-Propor uma rede de tubos que atende as demandas

-Que cada ramo contenha 2 válvulas para poder isolar o ramo para manutenção, e verifique se atende os seguintes requisitos: 

-A maior parte da vazão é fornecida pelo reservatório inferior. (Idealmente, o reservatório superior deve suprir água apenas em casos de emergência, ou seja, deseja-se que a vazão seja próximo de 0);

-A pressão em toda rede fica entre 550kPa e 825kPa;

-As demandas devem ser atendidas se um dos ramos é fechado.

-A tubulação deve ter pelo menos 2 diâmetros diferentes ,de ferro fundido (cast iron) ,nos diâmetros 4, 6, 8, 12, 16, 20, 24, 30, 36, 42 ou 48 polegadas.

Introdução

O método escolhido para a solução numérica da rede de tubos foi o método HardyCross e o software utilizado foi o Excel .

Descrição do método:

-Adota-se uma rede ligando os pontos de demanda e os reservatórios.

- Adotam-se as malhas e a pseudo-malha (Nesse trabalho utilizou-se três malhas e uma pseudo-malha):  

Pseudo-malha (malha1) - Tubos 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Malha 2 - Tubos 2, 3, 4, 11, 12.

Malha 3 – Tubos 7, 8, 11, 13.

Malha 4 – tubos 5, 9, 10, 12, 13.

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Figura 1-Malhas adotadas e direção das vazões iniciais(chute)

-Adotam-se arbitrariamente as vazões iniciais (chute), mas sempre respeitando a conservação de massa em cada ponto.

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-Calcula-se o fator de fricção f através da relação:

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*O numero de Reynolds é obtido através do diâmetro e da vazão.

-Calculam-se as resistências:

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-Calcula-se as correções para a próxima iteração utilizando a relação:

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*Wi=RQ│Q│ e Gi=2R│Q│

-Após todas essas etapas calcula-se as vazões da próxima iteração adicionando a correção calculada anteriormente.

Ex: Q2=Q2anterior +∆Qmalha1-∆Qmalha2

-Calculadas as novas vazões ,podemos obter os novos valores para o fator de fricção f , resistência R, Wi e Gi e por ultimo a correção ∆Q.

-As iterações são feitas até o ∆Q(correção) ser relativamente pequeno(nesse caso após 20 iterações o maior ∆Q vale 8,9299E-08(m³/s).

Resultados e Discussão

Feitas as iterações são obtidas as seguintes vazões para a rede de dutos adotada: