Influência nas características do escoamento em função da alteração da geometria do conduto a jusante de válvula tipo segmento invertida em sistema de enchimento e esvaziamento de eclusas de navegação

Este trabalho apresenta um estudo de comportamento fluidodinâmico na operação de válvula do tipo segmento invertida, utilizadas em sistemas de enchimento e esvaziamento de navegação de eclusas. Nesta pesquisa é verificada a influência da alteração geométrica no conduto a jusante da comporta. O objetivo principal é encontrar dentre alterações geométricas aquela que oferece melhores condições de operação, isto é, minimizando os efeitos nocivos provocados pelas baixas pressões. O estudo é realizado através de abordagem numérica (CFD -Computer Fluid Dynamics), com o software comercial ANSYS-CFX, utilizando-se as equações da conservação da massa e quantidade de movimento como modelo básico. Foram simulados 3 comprimentos de expansão (Lexp = 0,3, 0,6 e 0,9 m) no teto a jusante da comporta, mantendo a mesma inclinação (1E:10 Lexp, onde E é a elevação do teto). Para cada comprimento de expansão foram simuladas 3 vazões (Q) e 3 aberturas (a), totalizando 27 simulações.As comparações entre os resultados numéricos para as expansões propostas são realizadas a partir do modelo numérico (original) já validado em trabalhos publicados. Também são feitas análises de parâmetros, como: alterações geométricas, pressões mínimas, regiões do conduto submetidas à pressões críticas (negativas), recuperação da pressão, coeficientes de perda de carga e de contração. Estas análises permitiram observar qual a influência da expansão no escoamento, mostrando que a simulação numérica pode ser utilizada como de apoio na definição de novas geometrias a serem adotadas nos projetos de novas eclusas, bem como na avaliação de eclusas já existentes identificando condições de operação nocivas na região junto a comporta. Verifica-se neste trabalho que as alterações geométricas propostas não são capazes de resolverem os problemas relativos às pressões negativas, e que seu desempenho depende das condições operação (principalmente a vazão). Contudo, quanto maiores forem as vazões, maiores serão as pressões mínimas obtidas com a expansão para o teto. Espera-se que os resultados obtidos possam ser usados como base para projetos, visando à diminuição dos efeitos nocivos na válvula (como cavitação, vibrações, erosões, ruídos e esforços espasmódicos) e perturbações que danificam as embarcações, durante a operação dentro da eclusa.