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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
ENGENHARIA URBANA (40004015027P8)
Análise do Transitório Hidráulico em um Sistema de Adução de Água da Cidade de Maringá/PR
DANIEL CORDEIRO FERREIRA
DISSERTAÇÃO
29/03/2019

Os impactos de um evento de golpe de aríete em tubulações de uma adutora de água proporcionam grandes riscos aos equipamentos mecânicos deste sistema hidráulico. A cidade de Maringá/PR atualmente possui o terceiro maior sistema de abastecimento de água do estado do Paraná, em que cerca de 80% da água consumida é recalcada por duas adutoras de água paralelas. Assim, o propósito deste trabalho foi estudar o comportamento de golpes de aríete nessas adutoras, relacionando a necessidade de avaliar o sistema de recalque e alívio de sobrepressões aos piores cenários de interrupção de escoamento possíveis. Nesse sentido, minimizar eventuais situações de desabastecimento de água em readequações de tubulações e válvulas rompidas, exemplificando-se o caso ocorrido no mesmo sistema, em setembro de 2002. Por meio de simulações computacionais hidráulicas utilizando os softwares WaterGEMS CONNECT Edition, e o HAMMER CONNECT Edition, o objetivo principal do trabalho foi analisar o comportamento do regime transiente nas adutoras de água bruta da cidade. Os objetivos específicos foram avaliar as condições físicas e hidráulicas atuais do sistema de recalque de água e identificar e analisar o comportamento do transitório para os cenários críticos possíveis. As ações metodológicas para a pesquisa foram baseadas em três frentes de estudo, sendo essas: avaliação da situação física do sistema no momento da ruptura, em 2002; avaliação das condições hidráulicas e dos elementos mecânicos no ano de 2018 e 2019; e projeção, por meio de simulações computacionais, dos efeitos hidráulicos provindos dos cenários estabelecidos. Em relação ao cenário no momento da ruptura, detectou-se por meio de informações levantadas da concessionária de abastecimento de água um conjunto dos principais motivos para a destruição de uma válvula de retenção e de um trecho de uma das adutoras. Como resultados, identificou-se que a causa da ruptura do sistema em setembro de 2002 foi uma superposição de falhas no sistema de recalque, destacando-se a corrosão existente de tubulações, a inexistência de válvulas de alívio na adutora danificada e a inexistência de um sistema operacional automatizado. Com a simulação da condição do sistema de recalque calibrada, obteve-se dados de pressão e volume de gás relativos aos reservatórios hidropneumáticos e as envoltórias de pressão para as duas linhas adutoras. Verificou-se que o sistema atende aos critérios de resistência estabelecidos pela ASME BPVC VIII:2017 e ASME B.31-3:2016 tanto para as tubulações quanto para os vasos pressurizados. No entanto, avaliando oito cenários de transitórios hidráulicos, verificou-se que dois destes não atenderam as condições mínimas de resistência para a tubulação, comprometendo o sistema. Além disso, com as simulações dos cenários, verificou-se que com um controle operacional otimizado, é possível reduzir os impactos provindos de golpes de aríete, pelo desligamento simultâneo dos motores das bombas.

Transitório Hidráulico;Adutoras;Rupturas em Tubulações
The impacts of a water hammer event in pipes of a water main provide great risks to the mechanical equipment of this hydraulic system. The city of Maringá/PR currently has the third largest water supply system in the state of Paraná, where two parallel water mains attends about 80% of the water consumed. Thus, the purpose of this work was to study the behavior of water hammer events in these pipelines, linking the need to evaluate the pumping station and surge relief to the worst possible interruption of flow scenarios. In this sense, minimize possible causes of water shortages in readjustments pipes and valves burst, as in the case of the same system, in September 2002. Through computer simulations using the hydraulic software WaterGEMS CONNECT Edition, and the software HAMMER CONNECT Edition, the aim of the work was analyzing the hydraulic transient behavior in the Maringá’s raw water mains. In addition, the objective was to evaluate the current physical and hydraulic conditions of the water transportation system and to identify and analyze the transient behavior for the possible critical scenarios were established goals for the research. The methodological actions for the research were based on three fronts of study, being these: assessment of the physical situation at the time of burst, in 2002; assessment of hydraulic conditions and mechanical elements in the year 2018; and projection, by means of computational simulations, of the hydraulic effects coming from the established critical conditions. Regarding the condition at the moment of rupture, a set of the main reasons for the destruction of a check valve and a stretch of one of the water mains was detected through information from the water supply company. As a result, it was identified that the cause of the rupture of the system in September 2002 was an overlay of failures in the repression system, highlighting the existing corrosion of pipes, the absence of relief valves in the damaged impeller and the lack of an automated operating system. With the simulation of the condition of the recalibration system calibrated, gas pressure and volume data were obtained for the hydropneumatic tank and the pressure enclosures for the two lines. It has been found that the system meets the resistance criteria established by ASME BPVC VIII: 2017 and ASME B.31-3:2016 for both pipes and pressurized vessels. However, evaluating eight scenarios of hydraulic transients, it was verified that two of these did not meet the minimum conditions of resistance for the pipe, compromising the system. In addition, with the simulations of the scenarios, it was verified that with an optimized operational control, it is possible to reduce the impacts caused by water hammer by the simultaneous shutdown of the pump’s motors.
Hydraulic Transient;Water Main;Pipe Burst
I
153
PORTUGUES
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
O trabalho possui divulgação autorizada
Dissertacao_DanielFerreira.pdf

Contexto

INFRA-ESTRUTURA E SISTEMAS URBANOS
INFRA-ESTRUTURA E TECNOLOGIA URBANA
INTERPRETAÇÃO DE ENSAIOS DE INFILTRAÇÃO USANDO MODELAGEM NUMÉRICA

Banca Examinadora

ED PINHEIRO LIMA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
CLAUDIA TELLES BENATTI Participante Externo
PAULO FERNANDO SOARES Docente - PERMANENTE
ED PINHEIRO LIMA Docente - PERMANENTE
ALEXANDRE KEPLER SOARES Participante Externo

Vínculo

Servidor Público
Empresa Pública ou Estatal
Ensino e Pesquisa
Sim
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