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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36074| Título: | Desenvolvimento e análise de um regulador de pressão utilizando válvulas Tesla |
| Título(s) alternativo(s): | Development and analysis of a pressure regulator using Tesla valves |
| Autor(es): | Rueda, Gabriel Kenzo Horikawa Pereira |
| Orientador(es): | Salvo, Ricardo de Vasconcelos |
| Palavras-chave: | Válvulas Gás - Aplicações Fluidodinâmica computacional Valves Gas appliances Computational fluid dynamics Tesla, Nikola, 1856-1943 |
| Data do documento: | 19-Dez-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Londrina |
| Citação: | RUEDA, Gabriel Kenzo Horikawa Pereira. Desenvolvimento e análise de um regulador de pressão utilizando válvulas Tesla. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2025. |
| Resumo: | Investigou-se a viabilidade de aplicar os princípios da válvula de Tesla no desenvolvimento de reguladores de gás mais eficientes e seguros, com o objetivo de superar as limitações dos modelos convencionais, marcados pela obsolescência tecnológica, baixa eficiência operacional e restrições de segurança. O estudo teve como objetivo principal a criação e o aprimoramento de um regulador de gás fundamentado nos conceitos da válvula de Tesla, com ênfase na ampliação dos padrões de segurança e eficiência. Foram realizadas simulações computacionais no software ANSYSⓇ FluentⓇ, que se mostraram essenciais para o design, ajuste e otimização das válvulas destinadas ao uso em Gás Liquefeito de Petróleo (GLP). Os testes iniciais buscaram estabilizar a pressão de saída em 2,8 kPa (manométrica) e manter a vazão próxima a 1,0 kg/h, adequada segundo a norma NBR 8474, utilizando análises detalhadas no ANSYSⓇ CFDPOST™, que incluíram a verificação da independência da malha e a otimização geométrica, garantindo a conformidade com os parâmetros do projeto. A análise da malha, em simulações sob hipóteses de escoamento incompreensível confirmou a vazão desejada dentro dos padrões normativos, e a prototipação de uma geometria de 23 cm x 20 cm x 7,5 cm, composta por 216 arcos, foi desenvolvida. Para viabilizar o produto, destacam-se como etapas indispensáveis o ajuste da configuração CFD para escoamento compressível, a calibração da vazão, o estudo do controle de pressão no botijão e a análise da viabilidade de manufatura, considerando os desafios impostos pela complexidade da geometria projetada. Ao fim do estudo, foi demonstrado resultados inconclusivos em relação ao intuito inicial e pelas limitações demonstradas ao decorrer do trabalho. |
| Abstract: | The feasibility of applying the principles of the Tesla valve in the development of more efficient and safer gas regulators was investigated, aiming to overcome the limitations of conventional models, characterized by technological obsolescence, low operational efficiency, and safety constraints. The main objective of the study was the creation and enhancement of a gas regulator based on the concepts of the Tesla valve, with an emphasis on improving safety and efficiency standards. Computational simulations were conducted using ANSYSⓇ FluentⓇ software, which proved essential for the design, adjustment, and optimization of valves intended for use with Liquefied Petroleum Gas (LPG). The initial tests aimed to stabilize the outlet pressure at 2.8 kPa (gauge) and maintain the flow rate close to 1.0 kg/h, in accordance with NBR 8474 standards. Detailed analyses were performed in ANSYSⓇ CFDPOST™, including mesh independence verification and geometric optimization to ensure compliance with project parameters. The mesh analysis, under incompressible flow assumptions, confirmed the desired flow rate within normative standards, leading to the prototyping of a geometry measuring 23 cm x 20 cm x 7.5 cm, composed of 216 arcs. To make the product viable, essential steps highlighted include adjusting the CFD setup for compressible flow, calibrating the flow rate, studying pressure control in the cylinder, and analyzing manufacturing feasibility, considering the challenges posed by the complexity of the designed geometry. At the end of the study, it was concluded that the analyzed object is not viable for commercial and residential use due to its complex geometry and many limitations. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36074 |
| Aparece nas coleções: | LD - Engenharia Mecânica |
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