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Eficiência na adução de águas brutas em ETA’s : análise do desgaste por abrasão de três ligas metálicas utilizadas em rotores.
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1024588
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Castro, Ana Leticia Pilz de | - |
| Autor(es): dc.contributor | Teles, Vinícius Carvalho | - |
| Autor(es): dc.contributor | Castro, Ana Leticia Pilz de | - |
| Autor(es): dc.contributor | Teles, Vinícius Carvalho | - |
| Autor(es): dc.contributor | Santiago, Aníbal da Fonseca | - |
| Autor(es): dc.contributor | Serrano, Rodrigo Otávio Peréa | - |
| Autor(es): dc.creator | Azevedo, Igor Andrade | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2025-08-21T15:48:30Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2025-08-21T15:48:30Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2025-07-04 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2023 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/20461 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1024588 | - |
| Descrição: dc.description | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto. | - |
| Descrição: dc.description | O desgaste por abrasão é um dos principais fatores responsáveis pela perda de eficiência energética e aumento dos custos de manutenção e substituição de rotores em estações elevatórias de água bruta. Tal desgaste se desenvolve durante a operação do rotor, influenciado pelas características do sistema, no caso das captações as características relevantes são os sedimentos e o regime de trabalho do rotor. A compreensão deste fenômeno e classificação de sua relevância em cada manancial de captação, possibilitam escolha certa do material para compor o rotor, de acordo com necessidade de resistência à abrasão e custo, assim como na otimização das manutenções, permitindo prever a evolução dos desgastes dos componentes e a previsão assertiva dos períodos para revisões e substituições. O trabalho foi inicialmente desenvolvido com colaboração da Copasa, analisando enquanto parâmetro para modelagem a estação elevatória de Ouro Branco/MG, que apresenta capacidade, características e estruturas bem estabelecidas e capazes, possibilitando um arranjo preciso de análises e comparações para ETA’s de pequeno e médio porte. A determinação do coeficiente de desgaste específico (K), em função da concentração de sedimentos, é realizada a partir da execução de ensaios equipamento de microabrasão de esfera rotativa, com uso de suspensões abrasivas de dois sedimentos (S1 e S2) selecionados e de referência, coletados nas captações da ETA Acuruí em Ouro Preto/MG e ETA Cabanas em Mariana/MG, dispersos em água destilada, em três concentrações, definidas em 0,01 g/L, 0,10 g/L e 1,00 g/L, de acordo com as características hidrológicas e sedimentológicas de grande maioria dos mananciais da região central de Minas Gerais. Os ensaios foram realizados em amostras de ASTM A36, AISI 304 e FoFo Nodular. As forças e velocidades estimadas do escoamento do fluido em contato com as pás do rotor são obtidas através de análises de modelagem numérica de uma bomba similar à da EEAB de Ouro Branco, possibilitando identificação aproximada dos valores de forças de arrasto nas diferentes regiões das pás. Os resultados demonstram que a capacidade abrasiva dos sedimentos varia de acordo com as concentrações e amostras, sem predominância. O coeficiente de desgaste é diretamente proporcional ao aumento da concentração da solução abrasiva na maioria dos cenários, ficando a relação bem estabelecida para concentrações maiores. Para as concentrações adotadas, o SiC se mostrou mais abrasivo que todos os sedimentos. Considerando a modelagem do rotor, os resultados demonstraram que o FoFo Nodular apresentou maior resistência ao desgaste abrasivo quando comparado ao ASTM A36 e AISI 304, em todas as condições de ensaiadas. Para a concentração de 1,00 g/L, atestada maior resistência do FoFo Nodular, com estimativa de desgaste anual de 10,09% (S1), ele se torna o material mais indicado para esse cenário, enquanto o aço ASTM A36 apresenta 18,77% (S1) e o AISI, desgastes da ordem de até 26,32% (S2). Para as concentrações menores, é constatada proximidade relativa nos resultados, apontando para possibilidade de uso da liga de maior viabilidade econômica. | - |
| Descrição: dc.description | Abrasive wear is one of the main factors responsible for the loss of energy efficiency and the increase in maintenance and replacement costs of impellers in raw water pumping stations. Such wear develops during the operation of the impeller, influenced by the system’s characteristics. In the case of intakes, the relevant characteristics are the sediments and the impeller’s operating regime. Understanding this phenomenon and classifying its relevance in each water source enables the appropriate selection of the material to compose the impeller, according to the required abrasion resistance and cost, as well as the optimization of maintenance procedures, allowing for the prediction of component wear evolution and the accurate scheduling of inspections and replacements. This study was initially developed in collaboration with Copasa, using the Ouro Branco/MG pumping station as a modeling parameter. This station presents well-established capacity, characteristics, and structures, enabling a precise arrangement of analyses and comparisons for small and medium-sized WTPs. The determination of the specific wear coefficient (K) as a function of sediment concentration was carried out through rotary ball micro-abrasion tests, using abrasive suspensions of two selected and reference sediments (S1 and S2), collected at the Acuruí WTP intake in Ouro Preto/MG and the Cabanas WTP intake in Mariana/MG, dispersed in distilled water at three concentrations: 0.01 g/L, 0.10 g/L, and 1.00 g/L, according to the hydrological and sedimentological characteristics of the majority of water sources in the central region of Minas Gerais. The tests were performed on ASTM A36, AISI 304, and Nodular Cast Iron (FoFo Nodular) samples. The estimated forces and flow velocities of the fluid in contact with the impeller blades were obtained through numerical modeling analyses of a pump similar to the Ouro Branco EEAB, allowing for an approximate identification of drag force values in different regions of the blades. The results demonstrate that the abrasive capacity of the sediments varies according to their concentrations and types, with no clear predominance. The wear coefficient is directly proportional to the increase in the abrasive solution’s concentration in most scenarios, with a well-defined relationship at higher concentrations. For the adopted concentrations, SiC proved to be more abrasive than all tested sediments. Considering the impeller modeling, the results showed that Nodular Cast Iron exhibited greater resistance to abrasive wear when compared to ASTM A36 and AISI 304 under all tested conditions. At the concentration of 1.00 g/L, Nodular Cast Iron showed the highest wear resistance, with an estimated annual wear of 10.09% (S1), making it the most recommended material for this scenario, while ASTM A36 presented a wear rate of 18.77% (S1) and AISI 304 wear rates reaching up to 26.32% (S2). At lower concentrations, the results were relatively close, suggesting the feasibility of using the alloy with the best economic viability. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Idioma: dc.language | pt_BR | - |
| Direitos: dc.rights | aberto | - |
| Direitos: dc.rights | Attribution-NoDerivs 3.0 United States | - |
| Direitos: dc.rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/us/ | - |
| Direitos: dc.rights | Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 26/06/2025 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite a adaptação. | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Água - estações de tratamento | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Estações de bombeamento | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Rotores | - |
| Título: dc.title | Eficiência na adução de águas brutas em ETA’s : análise do desgaste por abrasão de três ligas metálicas utilizadas em rotores. | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional - UFOP | |
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