APLICAÇÃO DE CÁLCULO NUMÉRICO NA ANÁLISE DA VAZÃO VOLUMÉTRICA DE UM TUBO DE SEÇÃO CIRCULAR

  • Bruno Carvalho
  • Thiago Gavião Mallmann
  • Pietro Serraglio Figueiredo
  • Leandro Blass
Rótulo Vazão, Numérico, Analise, Método, Volume

Resumo

O trabalho faz uma investigação numérica da solução do problema da vazão volumétrica de um tubo de seção circular, como se trata de uma resolução com métodos numéricos a mesma será aproximada. Nesse sentido, o interesse é trabalhar com um problema que pode ser visto no dia-a-dia, inclusive em diversas áreas da engenharia, com ligação direta com a Dinâmica de Fluidos. A Dinâmica de Fluidos, também chamada de Cinemática de Fluidos, trata da descrição do movimento dos fluidos sem necessariamente considerar as forças e os momentos que causam o movimento (Çengel, 2007). Um exemplo disso é um fluido que atravessa uma tubulação de seção circular com denominado raio a uma certa velocidade (representada por uma função), variando-se a distância radial ao centro da seção, onde deseja-se encontrar a quantidade de fluido por unidade de tempo que escoa pelo tubo em m³/s (Monteiro, 2012). O objetivo do trabalho é usar dos métodos numéricos de integração numérica: Trapézio, Simpson (1/3) para obter a quantidade aproximada de fluido por unidade de tempo que passa por um tubo de seção circular e também relacionar a aprendizagem da componente de cálculo numérico com um problema prático. Foi utilizado no primeiro momento do método de Trapézio com regra repetida, segundo procedimento foi resolvido em duas partes, o primeiro intervalo foi calculado pelo método do Trapézio com regra repetida e o segundo intervalo, pelo método de Simpson composto. É importante citar que os métodos se diferem pela forma de calcular e número de intervalos. Tendo em vista que a vazão exata foi 19,6 m³/s, após resolver os dois métodos foi possível observar uma diferença de erro de 8,9109% do método 1 que estimou 17,85 m³/s e um erro de 5,3219% para o método dois que aproximou a vazão de 18,55 m³/s. Nota-se também que o valor obtido pelo segundo método (Simpson em conjunto com o Trapézio) foi maior e mais próximo em relação ao primeiro método (Trapézio), isso ocorreu, pois, o método de Simpson 1/3 é mais adequado para o problema em questão apesar de não ter sido possível utilizar esse método para os dois intervalos. Conclui-se que através do método de Simpson utilizando dados com medidas pares é possível estimar a vazão de um fluido com diversas aplicações na área de energia, como: Pequenas Centrais Hidrelétricas, Biodigestores, Termelétricas a Gás etc. Logo desenvolver algoritmos e programas (Excel) para que isso possa ser feito de maneira mais automatizada traria um uso prático e automatizado para avaliar se situações envolvendo vazão de fluidos tem potencial energético ou não. Além disso é importante ressaltar que a resolução de problemas através de métodos numéricos, como os utilizados no trabalho, são imprescindíveis para o dia a dia na vida profissional de engenharia, observando que o mesmo oferece alternativas que as vezes podem exigir menos trabalho computacional que as maneiras mais convencionais de estimar, descrever ou solucionar o problema.

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Publicado
2020-03-30
Como Citar
CARVALHO, B.; GAVIÃO MALLMANN, T.; SERRAGLIO FIGUEIREDO, P.; BLASS, L. APLICAÇÃO DE CÁLCULO NUMÉRICO NA ANÁLISE DA VAZÃO VOLUMÉTRICA DE UM TUBO DE SEÇÃO CIRCULAR. Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v. 11, n. 2, 30 mar. 2020.