Metodologia experimental para avaliação do desempenho de válvulas de segurança para ar comprimido e contrapressão atmosférica

dc.contributor.advisor1Ramos, Rogério
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000344932435
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2975022316691139
dc.contributor.authorSant'Anna, Thiago de Freitas Hülle
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0003-2909-9510
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7117049121423198
dc.contributor.referee1Martins, Marcio Ferreira
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/000000023023222X
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7325983059020104
dc.contributor.referee2Farias, Maria Helena
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-7320-1215
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4265107667492773
dc.contributor.referee3Lima, João Alves de
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-0698-9994
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2699729486137957
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:44Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:44Z
dc.date.issued2021-07-09
dc.description.abstractThe safety of devices and equipment if the pressure is associated with the correct sizing of a safety valve. For this it is necessary to evaluate its performance. This work developed and tests methodologies for flow testing, seeking to follow the main existing standards, in addition to developing a simplified mathematical model to estimate the elevation and flow of safety valves that operate with compressed air and atmospheric backpressure. Four different methodologies were developed to control and carry out flow capacity testing: I) Directly powered and controlled by the compressor operation; II) Manually controlled from a control valve; III) Automatically controlled with pressure set point; and IV) Automatically controlled with flow setpoint. These methodologies were tested on two different valves. Additionally, a mathematical model was developed based on the theory of compressible flow in a convergent nozzle. Their results were compared with three different valves, in terms of disc lift and discharge flow. As for the methodologies, it was observed that Methodology I presents the greatest flow variability due to compressor cycles, as Methodologies II, III and IV have very close values to each other, with maximum deviation of 2.03% and 5.11% in relation to the average of the three methodologies, for the two tested valves. Of these, the shortest execution time of Methodology III stands out, with the IV reaching lower flow variability. To validate the experimental apparatus and Methodology III, a valve certified in accordance with the standards of the American Society of Mechanical Engineers (ASME) was tested and obtained a flow rate 0.95% above the flow stamped on the valve. The mathematical model, on the other hand, presents a difference between the estimated disc elevation and the experimental elevation of at most 3.94% and at least 0.60%. For the flow, with the mathematical model, a maximum difference of 7.36% and a minimum of 2.09% in relation to the experimental one was obtained.
dc.description.resumoA segurança de dispositivos e equipamentos submetidos a pressão está diretamente associada ao dimensionamento e funcionamento correto de uma válvula de segurança. Para isso é necessário avaliar o desempenho da mesma. Este trabalho desenvolve e testa metodologias para ensaio de vazão, buscando seguir as principais normas existentes, além de desenvolver um modelo matemático simplificado que estima a elevação e a vazão de válvulas de segurança que operam com ar comprimido e contrapressão atmosférica. Foram desenvolvidas quatro metodologias diferentes para controle e realização de teste de capacidade vazão: I) Alimentado e controlado diretamente pela operação do compressor; II) Controlado manualmente a partir de válvula de controle; III) Controlado automaticamente com setpoint de pressão; e IV) Controlado automaticamente com setpoint de vazão. Essas metodologias foram testadas em duas válvulas diferentes. Adicionalmente, foi elaborado um modelo matemático a partir da teoria de escoamento compressível em bocal convergente. Seus resultados foram comparados com três válvulas diferentes, quanto à elevação do disco e vazão de descarga. Quanto às metodologias, observou-se que a Metodologia I apresenta a maior variabilidade da vazão devido aos ciclos do compressor, as Metodologias II, III e IV apresentam valores muito próximos entre si, com desvio máximo de 2,03% e 5,11% em relação a média das três metodologias, para as duas válvulas testadas. Destas, destaca-se o menor tempo de execução da Metodologia III, sendo que a IV atingiu menor variabilidade da vazão. Para validação do aparato experimental e da Metodologia III, uma válvula certificada de acordo às normas da The American Society of Mechanical Engineers (ASME) foi testada e obteve-se uma vazão 0,95% acima da vazão estampada na válvula. Já o modelo matemático apresenta uma diferença entre a elevação do disco estimada e a elevação experimental de, no máximo, 3,94% e, no mínimo, de 0,60%. Para a vazão, com o modelo matemático, obteve-se a diferença máxima de 7,36% e mínima de 2,09% em relação ao experimental.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/14948
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectVálvula de segurança
dc.subjectescoamento compressível
dc.subjectmodelo matemático
dc.subjectteste de capacidade de vazão
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.titleMetodologia experimental para avaliação do desempenho de válvulas de segurança para ar comprimido e contrapressão atmosférica
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

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