Determinação Experimental do Expoente Politrópico em Sistemas Hidráulicos ? Escala Piloto

Abstract

A presença de bolsões de ar em sistemas hidráulicos de transporte de água provoca descontinuidades na coluna líquida que podem causar sobre-pressões perigosas. A partida de uma bomba ou a abertura de uma válvula a montante com a linha parcialmente cheia de ar podem originar sérios transientes. No tratamento matemático de tais situações, no que concerne ao ar aprisionado, é necessário o uso da equação politrópica, cujo valor do expoente n depende da transformação sofrida pelo ar retido, que normalmente é considerado como um gás perfeito. Transformações muito lentas conduzem a n = 1,0 e as muito rápidas a n = 1,4, pois nesse caso as condições as aproximam às transformações adiabáticas. Dependendo do valor adotado para o expoente politrópico, o erro no cálculo da sobrepressão máxima gerada nos transitórios citados acima, pode chegar a ser superior a 100%. Assim, é importante avaliar o valor do coeficiente n, entre os dois valores, para efeito de projeto ou dimensionamento dos acessórios de controle dos transientes hidráulicos. O presente trabalho apresenta uma metodologia experimental para a determinação do expoente politrópico (n) em um sistema hidráulico gravitacional, em escala piloto de laboratório, a partir de dados obtidos em cinco ensaios realizados sob diferentes condições. Palavras-chave: bolsa de ar; coeficiente politrópico; transitórios hidráulicos.