Avaliação de transientes hidráulicos em dutos utilizados para transporte de rejeito de mineração – estudo de caso.
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Date
2022
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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.
Description
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Departamento de Engenharia Mecânica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Keywords
Hidráulica - celeridade, Mecânica - atrito, Hidráulica - pressões transientes, Barragens de rejeitos - rejeitoduto
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.