Segunda Campanha para Coleta de Dados: Soft-starter programada para “Controle da Bomba”

Durante a segunda campanha para coleta de dados, a Soft-starter estava programada em “Controle da Bomba”, em que há tanto uma rampa de tensão para a partida da bomba quanto uma rampa de tensão para o seu desligamento. Nessa configuração, não é necessário shut-off da bomba.

Após a partida, o registro de gaveta foi ajustado até que a pressão estabilizasse em de 50,26 ± 0,09 mH2O, mantendo-se o sistema em operação durante 16 minutos

e 19 segundos, quando o motor da bomba foi desligado. Após 9s:75ms do desligamento da bomba, a carga de pressão mínima registrada foi de 10,30 mH2O e,

08s:75ms após, a carga de pressão máxima de 64,50 mH2O foi registrada,

A Figura 52 o ilustra a variação da pressão obtida no ponto amostral durante o primeiro ensaio da segunda campanha de medições.

Figura 52 - Registros de Pressão obtidos na adutora durante a realização da primeira medição na Segunda Campanha: Soft-starter programada para “Controle da

Bomba”

Fonte: Elaborada pelo autor

Entre o término da primeira medição e o início da segunda medição transcorreram, aproximadamente, 5 minutos. Após a partida, o registro de gaveta foi ajustado até que a pressão estabilizasse em de 49,59 ± 0,26 mH2O, mantendo o

sistema em operação durante 7m:20s, quando o motor da bomba foi desligado. Após 9s:00ms do desligamento da bomba, a carga de pressão mínima registrada foi de 9,90 mH2O e, 09s:00ms após, a carga de pressão máxima de 50,10

mH2O foi registrada, caracterizando assim a maior diferença de pressão durante o

transiente (40,20 mH2O).

A Figura 53 ilustra a variação da pressão obtida no ponto amostral durante o segundo ensaio na segunda campanha de medições.

Figura 53 - Registros de Pressão obtidos na adutora durante a realização da segunda medição na Segunda Campanha: Soft-starter programada para “Controle

da Bomba”

Fonte: Elaborada pelo autor

Entre o término da segunda medição e o início da terceira medição transcorreram, aproximadamente, 7 minutos. Após a partida, o registro de gaveta foi ajustado até que a pressão estabilizasse em de 49,56 ± 0,09 mH2O, mantendo o

sistema em operação durante 6m:19s, quando o motor da bomba foi desligado. Após 10s:00ms do desligamento da bomba, a carga de pressão mínima registrada foi de 11,50 mH2O e, 11s:00ms após, a carga de pressão máxima de 57,10

mH2O foi registrada, caracterizando assim a maior diferença de pressão durante o

transiente (45,60 mH2O).

A Figura 54 a variação da pressão obtida no ponto amostral, durante o terceiro ensaio na segunda campanha de medições.

Figura 54 - Registros de Pressão obtidos na adutora durante a realização da terceira medição na Segunda Campanha: Soft-starter programada para “Controle da Bomba”

Fonte: Elaborada pelo autor

Terminado o bombeamento, os aparelhos de medição foram desconectados, finalizando a segunda campanha de coleta de dados.

A Tabela 6 apresenta os principais resultados obtidos com as três medições realizadas durante a segunda campanha para obtenção de dados de pressão.

Tabela 6 - Principais resultados obtidos nas medições realizadas na Segunda Campanha para Coleta de Dados: Soft-starter programada para “Controle da

Bomba” Ensaio Tempo do evento Pré- Transitório Tempo de bombea- mento estável Pressão obtida no período estável Tempo do evento transitório Tempo entre a parada da bomba e a obtenção da Pressão Mínima Pressão Mínima Tempo entre a obtenção das Pressões Mínima e Máxima Pressão Máxima (mm:ss:ms) (mm:ss:ms) (mH2O) (mm:ss:ms) (mm:ss:ms) (mH2O) (mm:ss:ms) (mH2O) 1 16:24:00 16:19:00 50,26_{± 0,09} 4:02:00 0:09:75 10,30 0:08:75 64,50 2 07:40:00 07:20:00 49,58 ± 0,26 3:00:00 0:09:00 9,90 0:09:00 50,10 3 06:35:00 06:19:00 49,56 ± 0,09 3:19:00 0:10:00 11,50 0:11:00 57,10

Fonte: Elaborada pelo autor

Por sua vez, a Tabela 7 mostra os valores das sobrepressões medidos nos três ensaios realizados na segunda campanha de coleta.

Tabela 7 - Valores da sobrepressão observados nos ensaios da segunda campanha de coleta de dados Ensaio Dados observados Pmin Pmax ∆𝑷𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐= 𝟐. 𝑨 𝑨 = ∆𝑯𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐 (mH2O) (mH2O) (mH2O) (mH2O) 1 10,30 64,50 54,20 27,10 2 9,90 50,10 40,20 20,10 3 11,50 57,10 45,60 22,80

Fonte: Elaborada pelo autor

Ao se comparar as pressões máximas (Pmax), as variações de Pressões (∆𝑃_{𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜}) e a amplitude (A), observadas nos ensaios realizados durante a primeira e a segunda campanhas e apresentadas na Tabela 7, é possível observar que os valores da segunda campanha foram significativamente menores que aqueles obtidos ao longo da primeira campanha.

Tal fato pode ser explicado pelo efeito produzido pela rampa de tensão estabelecida para o desligamento do conjunto motor-bomba CMB2, presente na configuração da Soft-starter como “Controle da Bomba” e que caracterizou a segunda campanha. Ao diminuir gradativamente a vazão e, consequentemente, a velocidade do fluxo, as sobrepressões foram reduzidas, tendo como comparação os valores obtidos para a parada brusca da bomba, caracterizada pela programação da Soft- starter como “Rampa de Tensão”.

4.2 DESENVOLVIMENTO DO MODELO COMPUTACIONAL

A partir das variáveis necessárias para o desenvolvimento dos cálculos conforme apresentadas na Figura 42, procedeu-se a elaboração de fluxograma para o desenvolvimento do modelo computacional para posterior conversão em linguagem computacional.

A Figura 55 apresenta o fluxograma desenvolvido para o desenvolvimento do modelo computacional.

Figura 55 - Fluxograma do modelo computacional desenvolvido

Início

Declaração de variáveis Públicas (Globais) e Locais Escolher arquivo .INP O arquivo atende aos requisitos do modelo? Sub-rotina 1: Busca_Pontos_da_Curva_Bomba() Sub-rotina 2: Polinômio()

Constrói função quadrática Hm=f(Q) a partir dos pontos (X_Curva, Y_Curva) obtidos do Arquivo .INP, estabelecendo [HS, a1, a2] - parâmetros da

curva característica da bomba de ordem 2

Executa internamente o EPANET para obtenção dos parâmetros P_Epanet() e Q_Epanet() na condição estacionária

Lê variáveis- Do arquivo .INP: COTA_Epanet() Das Dll: NT; N_nos; EG; DN(); RUG(); EN_velocity(); EN_HEADLOSS(); EN_FLOW(); COMPRIMENTO();

COTA(1); COTA(2); Tipo_R()

Exibe no monitor os dados preliminares

Calcula os parâmetros constantes ao longo da simulação: L_TOTAL; HFT; Hman(0,0); Pv; Pot; HG; CELERIDADE; wo.; PERIODO; x; t; Courant; B; R. Exibe no monitor os dados complementares

Identifica os nós do EPANET que se referem apenas a linha de recalque

do conjunto elevatório

Transporta, por interpolação linear, as Cotas das Elevações e as Pressões

geradas pelo Epanet em condição estacionária, para a malha do Método das Características, criando a condição

para t=0 (inicial).

Exibe no monitor os gráficos Pmax x

X, Pmin x X e Px x t

Fim

Desenvolvimento do Método das Características e Determinação de

QP(t,x) e HP(t,x)

Ocorre quebra da coluna líquida?

Entrada Manual das variáveis: RPM; I*; T; MAT; E; e; N_Passos. Corrige HP(t,x) NÃO SIM NÃO SIM

O modelo computacional foi escrito em linguagem Visual Basic, empregando- se a plataforma Visual Studio 2010. O programa desenvolvido, por sua vez, foi denominado Ariete 1.0 e a Figura 56 exibe sua tela inicial.

Figura 56- Tela inicial do programa computacional Ariete 1.0 (a) e da janela para seleção e abertura de arquivos com extensão .INP (b)

(a)

(b)

Fonte: Elaborada pelo autor

Ao iniciar o programa computacional Ariete 1.0, podem ser visualizadas seis opções: “Abrir Arquivo .INP”, “Abrir o Epanet ”, “Calcular Transiente”, “Exportar”, “Informação” e “Sair”. Inicialmente, as opções “Calcular Transiente” e “Exportar” ficam

desabilitadas, pois somente pode-se calcular o transiente hidráulico ou mesmo exportar os dados após a abertura de algum arquivo .INP.

Desse modo, após a abertura de um arquivo .INP, a opção “Abrir Arquivo .INP” fica assinalada e a opção “Calcular Transiente” é habilitada. Ao selecionar a opção “Calcular Transiente”, uma caixa de diálogo é aberta para inserção de alguns dados característicos da bomba, do material da tubulação e do número de passos para simulação.

A Figura 57 apresenta o desenvolvimento da opção “Calcular Transiente”.

Figura 57 - Tela inicial do programa computacional Ariete 1.0 após a abertura de um arquivo com extensão .INP (a) e janela para inserção manual de dados

característicos da bomba, do material da adutora e no número de passos para simulação (b)

(a)

(b) Fonte: Elaborada pelo autor

Após a inserção manual dos dados característicos do sistema de bombeamento, o transiente é calculado e os resultados são apresentados no monitor do computador, conforme apresentado na Figura 58.

Figura 58 - Tela apresentada após o cálculo do transitório hidráulico

Fonte: Elaborada pelo autor

A tela apresentada na Figura 58 conta com: a) Envoltória das pressões e traçado da adutora (canto superior direito); b) Condições de contorno estabelecidos para montante e jusante (abaixo da envoltória de pressões); c) Variação temporal da pressão em um determinado nó (parte inferior da tela); d) Parâmetros gerais do bombeamento, do escoamento e da estabilidade numérica (parte central da tela); e) Opções do modelo computacional (parte superior esquerda).

Após a apresentação dos resultados na tela do computador, a opção “Exportar” é habilitada e permite que o usuário exporte os resultados obtidos para uma planilha no Excel. Os resultados são armazenados no arquivo ARIETE.XLSX.

A opção “Informação”, por sua vez, contém informações gerais e obrigatórias para utilização do modelo computacional, o que é apresentado na Figura 59.

Figura 59 - Informação fornecida pelo programa computacional Ariete 1.0

Fonte: Elaborada pelo autor

Por fim, a opção “Sair” permite que o usuário feche e saia do software Ariete 1.0.

4.2.1 Avaliação do processo de interpolação e transposição de dados físicos e