Resumo Sobre Dissertação de Válvulas

Introdução:

Atualmente, o engenheiro dispõe de inúmeros recursos computacionais, possibilitando fazer tanto análises estruturais que tem como vantagem a sua agilidade, redução de custos e tempo.  Para empresas que atuam em setores como o de projeto e fabricação de válvulas e acessórios de tubulação, nota-se que há uma dificuldade de se obter informações referentes a esses métodos, limitando sua aplicação. No presente trabalho, utilizou-se o método CFD, para aplicação no setor industrial de fabricação e projeto de válvulas industriais, para determinação dos coeficientes de vazão e comparação com os valores obtidos em laboratório.

Produto estudado:

A válvula industrial modelo 25S, uma válvula do tipo globo, cuja principal função é controlar a vazão que passa através dela, por meio de um obturador móvel.

Cada tamanho desta válvula apresenta um diâmetro da sede e curso do obturador fixo. O valor do coeficiente de vazão varia em função da abertura do obturador, sendo que o máximo valor é obtido com a válvula totalmente aberta. Os valores dos coeficientes de vazão máximos obtidos em laboratório foram utilizados como referência para as análises numéricas.

Problema:

 
Atualmente, é possível encontrar um número significativo de publicações relacionadas aos métodos de volumes finitos e fluido-dinâmica computacional, evidenciando a constante evolução dos métodos computacionais. No entanto, a utilização dos métodos computacionais não é distribuída de maneira homogênea em todos os segmentos industriais. Atualmente, as pesquisas e investimentos estão concentrados em setores do mercado de alta tecnologia. Percebe-se então que, no mercado atual, um dos problemas encontrados pelos engenheiros é a falta de informações a respeito da utilização das ferramentas de simulação numérica.

Objetivo

O objetivo do presente trabalho é determinar os valores de coeficiente de vazão de válvulas industriais modelo “25S”.

Métodos numéricos:

A maioria dos problemas encontrados na engenharia não pode ser resolvida analiticamente. Isso ocorre basicamente por alguns motivos, a saber: a complexidade das equações diferenciais que governam o problema e/ou a complexidade das condições iniciais, por exemplo. Nesses casos, a saída encontrada é o método numérico.

A metodologia CFD (Computational Fluid Dynamics), empregada nesse estudo, utiliza o esquema numérico baseado no Método dos Volumes Finitos, o qual consiste na discretização do domínio em inúmeros volumes de controle sobre os quais são realizados balanços de massa, quantidade de movimento e energia a partir da solução das equações diferenciais parciais, para a predição quantitativa das características de escoamentos (NETO et al, 2008).

Pré-processamento:

 Na etapa de Pré-Processamento, o modelo de volumes finitos é construído. Consiste basicamente na entrada do problema de fluidodinâmica no software de análise numérica, e na transformação dos dados de forma a ser entendida pelo software.

A solução de um problema fluido-dinâmico é definida através dos nós contidos em cada volume de controle. De maneira geral, quanto maior o número de volumes, melhor é a precisão da solução. Tanto a precisão da solução quanto a capacidade de processamento dependem da qualidade da malha. Essas malhas são geralmente não uniformes (mais finas em regiões do domínio onde há grandes gradientes e mais grossas em regiões com relativas pequenas variações).

Processamento

Essa fase é realizada totalmente pelo software e seu objetivo é avaliar o comportamento do experimento. O sistema de equações resultante define a conservação das propriedades relevantes em cada volume finito.

Os códigos de fluido-dinâmica computacional contêm técnicas de discretização capazes de realizar o tratamento dos principais fenômenos de transporte como a convecção e a difusão.

Modelo de Turbulência k – ε

Em experimentos com escoamentos de fluido, observa-se que a valores de Reynolds abaixo do valor crítico, o fluido se move em camadas (ou lâminas). A este regime, dá-se o nome de Escoamento Laminar. Para valores de Reynolds acima de Recrit, podendo sofrer alterações radicais a característica do escoamento. Neste tipo de escoamento. Este regime é chamado de Escoamento Turbulento.