Des modes alternatifs de financement insuffisants

O presente trabalho apresentou um estudo experimental da dinâmica da bolha no interior de um canal do rotor de uma bomba centrífuga com o objetivo de avaliar o comportamento da bolha e as forças que atuam sobre ela segundo diferentes parâmetros. A metodologia utilizada foi baseada na visualização da trajetória da bolha, na coleta de dados numéricos e experimentais e na proposição de uma metodologia de cálculo das forças que atuas sobre ela.

A partir da utilização de uma câmera de alta velocidade, e com o auxílio de uma geometria transparente, foi possível visualizar o escoamento de bolhas dispersas no interior do canal de um rotor. A análise das imagens permitiu avaliar tanto o diâmetro das bolhas, os caminhos preferenciais e suas posições ponto a ponto, como as velocidades em uma linha de corrente ao longo do canal do rotor.

Os ensaios experimentais realizados permitiram identificar os parâmetros operacionais de maior importância para o comportamento da bolha. Dentre eles, destacam- se se a rotação da bomba e o diâmetro da bolha.

Observou-se que a bolha escoa principalmente no lado de sucção. Porém, na maioria dos casos, à medida que a bolha escoa ao longo do canal, ela vai se afastando pouco a pouco da pá de sucção e, em alguns casos, chega a atingir a pá de pressão. No lado de sucção, Ao considerar a força de arrasto como a força responsável pela condução da bolha para a região externa, pode-se afirmar que o arrasto é a força predominante sobre a bolha. Naqueles casos em que a bolha consegue entrar no lado de pressão, ela diminui sua velocidade consideravelmente até aparentar a imobilidade. Neste momento, a bolha mostra tendência de retorno a entrada do rotor e, então, pode-se afirmar que o gradiente de pressão é a força predominante sobre a bolha.

Foram realizadas simulações para quatro rotações diferentes e quatro vazões, uma igual e outras três acima do BEP.

Inicialmente, o modelo numérico foi validado com os dados experimentais obtidos no presente trabalho. Em seguida, foram analisados os campos de velocidade e pressão. Observou-se uma maior magnitude de velocidade na região perto da pá de sucção em

105 comparação com o líquido que escoa perto da pá de pressão. Porém, essa diferença diminuiu conforme o líquido atingia a saída do rotor. Caso contrário aconteceu com a pressão, que apresentou uma maior magnitude na região perto da pá de pressão em comparação à região de sucção. No entanto, essa diferencia diminuiu conforme o escoamento atingia a saída do rotor. Baseado nas observações dos campos de velocidade e pressão pode-se concluir que no lado da pá de sucção existe uma maior velocidade, mas com uma menor pressão, enquanto no lado da pá de pressão existe uma maior pressão, mas com uma menor velocidade.

A velocidade da bolha apresentou um movimento caótico no canal do rotor, embora fosse possível observar algumas linhas de corrente definidas no canal do rotor.

A fim de avaliar a localização da bolha, a região da pá de sucção foi dividida em duas sub-regiões: perto da pá de sucção e afastado da pá de sucção. Baseado nos resultados obtidos, a velocidade da bolha é próxima à velocidade do líquido. No caso da sub-região perto da pá de sucção, as bolhas tinham uma tendência a aumentar sua velocidade conforme atingiam a saída do rotor. No caso da sub-região afastada da pá de sucção, as bolhas diminuíam sua velocidade conforme atingiam a saída do rotor. Outro comportamento observado refere-se a influência da rotação da bomba na velocidade da bolha, ou seja, a medida que rotação aumentava, a bolha também aumentava sua velocidade. Vale destacar que o diâmetro da bolha e a vazão de líquido foram não influenciaram significativamente a velocidade da bolha. Acredita-se que esta análise se deva à pequena faixa dos parâmetros avaliados.

Baseado nos dados de diâmetro, posição e velocidade da bolha, obtidos experimentalmente, e dos dados de pressão e velocidade do líquido, obtidos numericamente, foi possível analisar e calcular o efeito do coeficiente de arrasto em um canal do rotor sujeito a rotação. Os resultados do modelo algébrico utilizado para a obtenção do coeficiente de arrasto mostraram que alguns parâmetros, tais como a rotação da bomba e o diâmetro da bolha, influenciam diretamente o valor de Cd. Além disso, observou-

se, também, que a vazão do líquido e a sub-região no lado de sucção não apresentam influência alguma no valor de Cd.

A comparação do Cd obtido experimentalmente com o modelo proposto por Schiller

Naumann (1933) apresentou uma correlação moderada de 0,7. Com o objetivo de melhorar essa correlação, foi proposta uma nova equação em função da rotação da bomba, do diâmetro da bolha e do número de Reynolds. A nova equação mostrou um coeficiente de correlação geral de 0,974.

106 A partir dos resultados de velocidade de líquido e gás e do coeficiente de arrasto, foi analisada a força de arrasto para os diferentes parâmetros operacionais, tais como diâmetro da bolha, rotação da bomba, vazão do líquido e sub-região onde escoa a bolha. Os resultados obtidos mostraram que, tal como o coeficiente de arrasto, a força de arrasto é influenciada pelo diâmetro da bolha e pela rotação da bomba, mas não pela vazão do líquido e nem pela sub-região onde a bolha se localiza. Além disso, para diâmetros de bolha e rotações relativamente altas, a força de arrasto tende a cair conforme a bolha atinge a saída do rotor. Para diâmetros de bolha pequenos, a força de arrasto apresenta uma magnitude quase estável em comparação com as bolhas de maior diâmetro. Assim, conclui- se que o diâmetro, além de influenciar na magnitude da força de arrasto, influencia na sua estabilidade.