Otimização computacional de hidrociclone na irrigação pressurizada. - TONIN, Paulo César. (2012)
O uso de aguas de baixa qualidade e com elevada presença de sedimentos tem se tornado frequente na agricultura irrigada e também um grande problema. Para minimizar estes problemas hidrociclones tern sido cada vez mais empregados nos sistemas de irrigação pressurizada, pois são fáceis de serem construídos e requerem pouca manutenção. Dentro deste contexto o objetivo do presente trabalho foi otimizar o desempenho de um hidrociclone usado na irrigação, ou seja, obter a máxima eficiência de separação dos sedimentos com a menor queda de pressão. A eficiência e a queda de pressão foram investigadas utilizando-se de simulações em dinâmica dos fluidos computacional (CFD), presente no pacote computacional ANSYS® CFX® 13.0. 0 escoamento turbulento e modelado utilizando o modelo Reynolds Stress Model e o escoamento multifásico e modelado através de uma abordagem Euleriana. A validação numérica é feita comparando os resultados da simulação com dados presentes na literatura. Um estudo de correlação investiga a influencia de seis variáveis geométricas e duas operacionais na eficiência de separação e na queda de pressão do hidrociclone. São elas: diâmetro de alimentação, diâmetro do tubo do diluído, diâmetro do orifício de saída da suspensão concentrada, comprimento da parte cilíndrica, comprimento do tubo do diluído, comprimento do cone e concentração e densidade dos sólidos na alimentação. O estudo mostra que o diâmetro de alimentação, o diâmetro do tubo do diluído e o diâmetro do orifício de saída da suspensão concentrada são os parâmetros que mais influenciam no desempenho do hidrociclone. Com estes três parâmetros, um planejamento experimental com quinze geometrias diferentes foi realizado e uma geometria ótima foi identificada. A geometria otimizada proporcionou um aumento de 31,45 % na eficiência de separação e uma diminuição de 8,87 % na queda de pressão comparado com o hidrociclone base. Com os resultados obtidos, e possível constatar que a metodologia utilizada permite analisar os principais parâmetros envolvidos no processo de otimização de hidrociclones ao mesmo tempo em que permite a identificação de uma geometria que otimize o seu desempenho dentro da faixa de valores dos parâmetros analisados.