AVALIAÇÃO DO PERFIL DE ESCOAMENTOS MULTIFÁSICO AR-ÁGUA VIA SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL E BANCADA EXPERIMENTAL

Abstract

A existência de incrustações e partículas sólidas como ferrugem e escória de soldagem em fluidos prejudica a fluidez do escoamento, reduzindo a vida útil de componentes instalados e a eficiência do fluxo. Como solução imediata, faz-se necessário a utilização de métodos de limpeza de tubulação para manter um fluxo contínuo. O flushing e o air scouring são técnicas que visam o aumento de velocidade do fluido de trabalho a fim de realizar a limpeza interna de tubulações. A presente pesquisa propõe o desenvolvimento de uma bancada que permita realizar uma análise do escoamento através da injeção de ar em um fluxo de água, afim de aumentar a velocidade do escoamento e efetuar a limpeza do tubo. A bancada conta com uma tubulação de acrílico de 22 mm de diâmetro, com 4 mm de espessura e com 1,5 m de comprimento, e possui sensores de vazão na entrada de água e de ar e sensor de pressão na entrada de água. Desenvolvendo um escoamento do tipo slug afim de aumentar a tensão de cisalhamento nas paredes internas do tubo, foram realizadas simulações computacionais fluido dinâmicas (CFD) no software ANSYS utilizando o método VOF com algumas faixas de velocidades de água conforme o mapa de escoamento desenvolvido por Taitel e Dukler. A maior velocidade adotada foi de 2 m/s para água e 6 m/s para ar, que consequentemente apresentou uma tensão de cisalhamento máxima de aproximadamente 20 Pa no ponto em que ocorre a formação do slug. Portanto, a formação do slug resultou em uma tensão de cisalhamento nas paredes internas da tubulação maior que o restante do escoamento. Gerando uma força de arrasto na parede superior do tubo para carregar as incrustações presas no interior dos tubos.