Avaliação do desempenho de redes de drenagem urbana em condições de escoamento transiente
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Data
2024-02-15Primeiro coorientador
Pinto, Leandro Conceição
Primeiro membro da banca
Vasconcelos Neto, Jose Goes
Segundo membro da banca
Soares, Alexandre Kepler
Metadata
Mostrar registro completoResumo
As tubulações das redes de drenagem urbana são projetadas para conduzir águas pluviais em escoamento livre, mas, durante eventos extremos, pode haver o enchimento rápido, excedendo a capacidade das tubulações e desencadeando a ocorrência de fenômenos transientes. O aprisionamento de ar e a formação de gêiseres representam uma das condições mais extremas no escoamento de redes de drenagem, no entanto, a compreensão sobre a formação desses fenômenos de interação ar e água ainda é escassa. Apesar de estudos experimentais e numéricos fornecerem informações importantes, a disponibilidade limitada de ferramentas adequadas aos projetistas questiona a eficácia de modelos amplamente usados, como o Storm Water Management Model (SWMM), para representar ou ao menos identificar a ocorrência de condições transientes que indiquem a necessidade de estudos mais aprofundados em sistemas de drenagem. Dessa forma, esse estudo busca desenvolver estratégias e metodologias para avaliar experimental e matematicamente o desempenho de condições de escoamento transiente em redes de drenagem urbana, utilizando duas geometrias experimentais. A primeira visa avaliar a formação de gêiseres em uma rede de drenagem com uma torre de ventilação a montante, ainda não avaliada em estudos anteriores, e considerando diferentes combinações de volume de ar, nível de água na torre, abertura da válvula guilhotina e diâmetro da torre. Já a segunda considera uma rede horizontal com uma junção em T em 90° e escoamento em regime transiente apresentada por Pinto et al. (2021), considerando diferentes vazões e declividades. A partir dos dados experimentais, foi realizada uma análise preliminar do coeficiente de perda de carga localizada (K) para a junção em T visando a calibração do modelo elaborado no SWMM, a fim de obter um modelo que seja capaz de simular condições específicas de escoamento transiente. Os resultados indicaram que menor diâmetro da torre de ventilação e sua alocação a montante gera gêiseres de maior magnitude, sendo também fortemente afetados quando a liberação de ar na rede é rápida. Na investigação da perda de carga em junções em T, o SWMM mostrou-se promissor com relação à capacidade de simular escoamento bifásico, sendo possível calibrar o modelo quanto ao parâmetro K na junção. Verificou-se que o K é dependente das vazões em cada trecho, com menor influência da declividade. Altos valores são verificados para cenários em que há vazão advinda dos dois trechos a montante da junção, diferindo-se de estudos encontrados na literatura. Ademais, a pesquisa proporcionou uma compreensão mais profunda do comportamento da água e ar em sistemas de drenagem e a formação de gêiseres, além de gerar uma base de informações sobre o parâmetro de coeficiente de perda de carga em junções em T, possibilitando averiguar em estudos futuros o uso do SWMM como ferramenta para simulações hidráulicas complexas, promovendo avanços na modelagem de redes com escoamento transiente.
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