Desenvolvimento em Scilab de uma plataforma para a predição da perda de carga em tubulações industriais

Abstract

Na indústria de alimentos, frequentemente o engenheiro se depara com a necessidade de selecionar o melhor sistema de bombeamento capaz de deslocar um determinado fluido de um local para outro através de tubulações. Para que essa tarefa seja realizada, é necessário o conhecimento da perda de carga devido ao atrito do fluido ao longo da tubulação e também pelas perdas ocasionadas nos acessórios que compõem o sistema, tais como, válvulas, tês, uniões, curvas, entre outros. Essa perda de carga é determinada através do cálculo do fator de atrito e do conhecimento dos coeficientes de perda localizada, respectivamente. A Perda de carga em tubulações depende fortemente do comportamento reológico do fluido, pois o mesmo influencia no tipo de bomba a ser utilizada. A literatura mostra que os dados experimentais de perda de carga em escoamentos de fluidos não newtonianos são muito escassos em relação aos fluidos newtonianos, tornando essa tarefa ainda mais difícil. O objetivo principal deste trabalho foi o desenvolvimento de códigos computacionais para estimar a perda de carga distribuída e localizada no escoamento de fluidos newtonianos em tubulações industriais, utilizando o software livre Scilab para a implementação das correlações. Em conjunto com os códigos computacionais, foi desenvolvida uma interface gráfica, utilizando o software livre Scilab Gui Designer para facilitar a interação com o usuário e possibilitar a inserção dos dados necessários de forma simples. Através da interface criada é possível inserir dados da tubulação, do fluido e das condições do escoamento, informações estas necessárias para a resolução dos problemas propostos. O sistema compreende uma seção de sucção antes da bomba e uma seção de descarga após a bomba. A fim de comprovar a capacidade da ferramenta em resolver estes tipos de problemas, foram testados diversos exemplos provenientes da literatura e os resultados foram comparados. A ferramenta demonstrou robustez na resolução dos problemas propostos exigindo pouco tempo de processamento e sem problemas de convergência. Os resultados gerados podem ser visualizados diretamente no prompt do Scilab, ou exportado para um arquivo do tipo texto o qual contém todas as informações necessárias da simulação.