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Title: Avaliação de transientes hidráulicos em dutos utilizados para transporte de rejeito de mineração – estudo de caso.
Authors: Alves, Maycon Silva
metadata.dc.contributor.advisor: Rocha, Luiz Joaquim Cardoso
Keywords: Hidráulica - celeridade
Mecânica - atrito
Hidráulica - pressões transientes
Barragens de rejeitos - rejeitoduto
Issue Date: 2022
metadata.dc.contributor.referee: Rocha, Luiz Joaquim Cardoso
Bortolaia, Luis Antônio
Santana, Cláudio Márcio
Teixeira, Eder Daniel
Citation: ALVES, Maycon Silva. Avaliação de transientes hidráulicos em dutos utilizados para transporte de rejeito de mineração – estudo de caso. 2022. 113 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.
Abstract: O transporte hidráulico de polpas minerais utilizando tubulações, conhecido como mineroduto ou rejeitoduto é um dos principais modais utilizados nos processos de beneficiamento de minérios de ferro. O entendimento dos fenômenos transientes relacionados a tais transportes são de grande importância para otimização de operações e projetos. O trabalho em questão apresenta um estudo de caso que utiliza um software comercial (AFT Impulse) para modelagem dos fenômenos transientes. Tal software utiliza o método das características para solução das equações diferenciais que são discretizadas em pontos específicos da malha, além disso, utiliza o fator de atrito proposto por Brunore para contabilizar as flutuações de velocidade. O modelo computacional é calibrado utilizando-se os dados de vazão, pressão, densidade, nível e rotação, medidos em campo, sendo considerada a condição de parada dos conjuntos motor/bombas para estudo das oscilações de pressão. O trabalho engloba 3 cenários operacionais distintos sendo determinado para cada um deles, as oscilações de pressão em três pontos da rota de tubulação, os valores de celeridade utilizando as teorias de Wood e Kao, Thorley e Liou e os fatores de atrito do primeiro pulso de pressão utilizando um método indireto de decremento logarítmico. Para os casos estudados, as teorias de Wood e Kao e Liou apresentam erros da mesma ordem de grandeza enquanto a teoria de Thorley destoa dos resultados operacionais com maiores erros atribuídos. Não se observa uma diferença significativa nas pressões do sistema em virtude da adoção dos fatores de atrito em regime permanente e transiente, além disso, apesar do método indireto e por similaridade utilizado na determinação dos fatores de atrito reais, os resultados apresentam-se coerentes com o esperado. As pressões transientes calculadas por sua vez, têm bastante discrepância em relação aos valores medidos especialmente na estação de bomba, onde os efeitos de fechamento de válvulas e variação de condições de contorno são mais evidentes. Para os demais pontos de medição considerados, os resultados calculados são aderentes aos medidos. Todas as análises levam a conclusão da possibilidade de aplicação do software para modelagem de sistemas com características similares, exceto quando a vazão de recalque está próxima à velocidade de sedimentação das partículas. Vale salientar a necessidade de correção da rigidez do tubo ao ser adotado revestimento na tubulação.
metadata.dc.description.abstracten: Hydraulic transport of mineral slurries using pipes, known as pipeline, is one of the main transport modes used in iron ore beneficiation processes. The understanding of the transient phenomena related to such transports is of great importance for the optimization of operations and projects. The work in question presents a case study in which commercial software (AFT Impulse) was used to model transient phenomena. Such software uses the method of characteristics to solve the differential equations that are discretized in specific points of the mesh, in addition, it uses the friction factor proposed by Brunore to account for the speed fluctuations. The computational model was calibrated with the data measured in the field through specific instrumentation of flow, pressure, density, level and rotation and the stopping condition of the motor/pump sets was considered for the study of pressure oscillations. The study was carried out for 3 different operational scenarios, being determined for each scenario, the pressure fluctuations at three points of the pipeline route, the celerity values using the theories of Wood and Kao, Thorley and Liou and the friction factors of the first pulse. pressure using an indirect logarithmic decrement method. Strictly speaking, for the case studied, the theories of Wood and Kao and Liou presented errors of the same order of magnitude, while Thorley's theory differed from the operational results with greater errors attributed. There was no significant difference in system pressures due to the adoption of friction factors in steady state and transient. In addition, despite the indirect method and by similarity used to determine the real friction factors, the results were consistent with the expected. The transient pressures calculated, in turn, had a considerable discrepancy in relation to the measured values, especially at the pump station where the effects of valve closure and variation of boundary conditions are more evident. For the other measurement points considered, the calculated results were adherent to those measured. All analyzes led to the conclusion of the possibility of applying the software for modeling systems with similar characteristics, except when the settlement flow is close to the sedimentation velocity of the particles, and it is worth emphasizing the need to correct the rigidity of the tube when the coating is adopted in the pipe.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Departamento de Engenharia Mecânica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/16750
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 17/05/2023 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite a adaptação.
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