Estudo teórico-experimental para desenvolvimento de turbinas de vórtice gravitacional na presença de aditivos poliméricos

Abstract

O presente trabalho consiste em um estudo teórico-experimental acerca das turbi nas de vórtice gravitacional (GVWPP) a fim de serem definidas metodologias de projeto para aplicação em captações de água e estações de tratamento de esgoto e água. Uma revisão bibliográfica é feita a fim de se caracterizar o escoamento e embasar o projeto das turbinas, incluindo discussões acerca da mecânica da vorticidade, teoria de turbo máquinas e fluidos não newtonianos. Um código computacional é desenvolvido para gerar os perfis da turbina axial, mesclando um algoritmo de Evolução Diferencial para otimi zar a distribuição de espessura do aerofólio com o Método Gradiente sobre a linha de curvatura para atingir triângulos de velocidades dos bordos de ataque e de fuga. Pro gramas experimentais são estabelecidos para a investigação da influência da PAMA no escoamento rotacional e para análise de eficiência das turbinas nas condições de operação encontradas na Caesb. Um resultado inovador do projeto tem sido mostrar que as solu ções de PAMA modificam a estrutura do núcleo de ar do vórtice a partir de uma fração volumétrica crítica, a qual depende da rotação imposta ao escoamento. Houve uma clara intensificação na circulação do escoamento à medida que a fração volumétrica de PAMA foi aumentada. Os ensaios na bancada de turbinas indicam que esse tipo de equipamento se beneficia de graus de reação não nulos. Por fim, o resultado inédito e inovador foi que a adição de PAMA à água com uma fração volumétrica de 20 ppm gera um aumento considerável na eficiência da turbina.