Estudo numérico da influência da viscosidade no desempenho de uma bomba centrífuga submersa

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Sirino, Thiago
• Orientador(a): Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
• Palavras-chave em Português: Bombas centrífugas; Fluxo viscoso; Escoamento; Modelos matemáticos; Fluidodinâmica computacional; Métodos de simulação; Engenharia mecânica; Centrifugal pumps; Viscous flow; Runoff; Mathematical models; Computational fluid dynamics; Simulation methods; Mechanical engineering
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/880

Bombas centrífugas submersas têm sido cada vez mais utilizadas comométodo de elevação artificial para a produção de óleos em campos marítimos profundos. O bombeio de fluidos com viscosidades significativamente diferentes a da água gera um desempenho da bomba distinto ao do apresentado no seu catálogo, com uma queda de rendimento da mesma, assim sendo, a influência da viscosidade do fluido no desempenho em uma bomba centrífuga submersa tem recebido muita atenção há alguns anos. Neste cenário, no presente trabalho foi realizada a simulação numérica do escoamento monofásico, newtoniano, incompressível e isotérmico no rotor e difusor de uma bomba centrífuga submersa utilizando o programa de dinâmica de fluidos computacional ANSYS CFX. As simulações numéricas foram realizadas para um estágio de uma BCS de três estágios para escoamentos envolvendo fluidos com viscosidades variando de 1 a 1020 cP. A partir dos resultados numéricos obtidos foram elaboradas as curvas para a altura de elevação da bomba e eficiência e comparados contra dados experimentais obtidos por Amaral (2007). Também foi realizada uma análise do padrão do escoamento no rotor e difusor com o objetivo de avaliar o comportamento dos campos de velocidade e pressão, a intensidade turbulenta e o aparecimento de recirculações para a BCS operando fora da faixa de operação ótima. Alem disso foi analisada a degradação do desempenho da bomba em função da viscosidade do fluido de trabalho, e foram utilizados números adimensionais como parâmetros para quantificar essa degradação.