golpe de ariete

Curso de Graduação – Engenharia CivilCurso de Graduação – Engenharia Civil

Centro de Tecnologia e Urbanismo – CTU/UESPICentro de Tecnologia e Urbanismo – CTU/UESPI

HIDRÁULICAGERAL

Golpe deAríete



Golpe deAríete

Denomina-se golpe de aríete ou transiente hidráulico à variação da pressão acima e abaixo do valor de “funcionamento normal” dos condutos forçados, em conseqüência de mudanças bruscas na velocidade do líquido, decorrentes de manobras dos registros de regulagem das vazões.

Consequências

Som (Ruídos ou marteladas) Rompimento das tubulações causadas

pelas ondas de sobrepressão Estrangulamento das tubulações

causadas pelas ondas de depressão

Consequências

Descrição doFenômeno

Situação Hidrodinâmica


Situação Hidrostática


t = 0

Fechamento Instantâneo da Válvula


Líquido comprimido – sobrepressão.

Tubo dilatado.

C – Celeridade da onda de sobrepressão


t = L/2C


t = L/CSobrepressão atinge todo o tubo. Líquido para.


Como a energia é maior no tubo, o fluxo é invertido, aliviando a sobrepressão a medida que a

água retorna ao reservatório.


t = 3L/2C


t = 2L/CTubo volta ao normal. Fluxo continua invertido.


A medida que a água deixa o tubo ocorre a depressão com a consequente contração da

tubulação.


t = 5L/2C


t = 3L/CSubpressão em todo o tubo. Fluxo para.


Reinicia o fluxo do reservatório para o tubo. A medida que o líquido flui, o tubo e a pressão

voltam ao normal.


t = 7L/2C


t = 4L/CLíquido encontra a válvula fechada. Ciclo reinicia.


Se o líquido fosse ideal, o ciclo continuaria até que a válvula fosse aberta.


Caso Ideal

Caso Real

O Aríete

Dispositivos de Proteção Chaminé de equilíbrio Tanque alimentador unidirecional - TAU Reservatório hidropneumático Válvula de controle antigolpe Válvulas de admissão e expulsão de ar

(ventosas) Sistema de variação de rotação nos

conjuntos motor-bomba Volante de inércia para conjunto motor-

bomba

Chaminé de Equilíbrio Reservatório intermediário construído em

concreto ou aço, que contém água e é alimentado por uma tubulação composta de válvula de controle e dissipadores de energia do tipo orifício.

Os dissipadores de energia permitem um enchimento lento e uma descarga rápida com flutuação do nível em função da variação de pressão na rede.

Chaminé de Equilíbrio

Fonte: SILVA (2006)

Chaminé de Equilíbrio Vantagens

Redução das envoltórias máximas e mínimas Não consumir energia elétrica Baixa manutenção

Desvantagens Custo de construção elevado A viabilidade econômica depende da

proximidade da linha piezométrica com o perfil topográfico da rede

Tanque de Alimentação Unidirecional - TAU

Reservatório construído em concreto ou aço que, ao contrário da chaminé de equilíbrio, somente alimenta a tubulação com água, combatendo as baixas pressões e a separação da coluna líquida.

É destinado a trechos específicos, geralmente convexos, não atuando na redução da envoltória máxima

A alimentação é feita por tubulação específica e a ligação com a adutora dispõe de válvula de retenção para evitar o retorno da água para o reservatório

Fonte: SILVA (2006)


Vantagens Redução das envoltórias mínimas Não consumir energia elétrica

Desvantagens Custo de construção elevado Proteção apenas de trechos específicos Não atua contra pressões máximas


Reservatório Hidropneumático Câmara estanque construída em concreto

ou aço, que contém água e ar sob pressão (pressão igual à da rede hidráulica no regime permanente fornecido pela bomba)

Tem sua aplicação em estações de bombeamento para absorver ou suprir vazões e pressões nas partidas e paradas das bombas hidráulicas, transformando os transitórios rápidos em transitórios lentos

Reservatório Hidropneumático

Fonte: SILVA (2006)

Reservatório Hidropneumático Vantagens

Controle das envoltórias máximas e mínimas de pressão

Não depende do perfil topográfico da rede

Desvantagens Custo elevado da construção Consumo de energia elétrica Custo de manutenção do dispositivo e dos

equipamentos elétricos de ar comprimido

Válvula de Controle Antigolpe Normalmente são construídas a partir do

corpo básico de uma válvula redutora de pressão, com modificações no circuito piloto, permitindo a abertura quando a pressão na tubulação atinge valores pré-estabelecidos.

Abre imediatamente no início da onda de pressão negativa e descarrega para a atmosfera o excesso de pressão provocada pela onda de pressão positiva

Protege os sistemas de bombeamento da onda de pressão causada pela partida das bombas ou pela falta de energia.

Fonte: SILVA (2006)

Válvula de Controle Antigolpe

Vantagens Controle da envoltória de mínimas e máximas Sem consumo de energia elétrica Baixo custo de implantação e manutenção

Desvantagens Controle limitado das envoltórias dada pela

capacidade de resposta da válvula ao tempo característico da rede

Boa performance até o diâmetro 200mm Perda da água

Válvula de Controle Antigolpe

Ventosas A válvula de admissão de ar é instalada nas

cotas mais elevadas do perfil da rede hidráulica e tem a função de admitir ou expulsar o ar contido na tubulação

Quando dimensionadas corretamente, protegem a rede através da admissão de ar por ocasião da passagem de uma onda de baixa pressão, e expulsão do ar de maneira controlada na fase de enchimento ou rejuntamento de colunas líquidas

Fonte: SILVA (2006)

Ventosas

Vantagens Simplicidade de aplicação Baixo custo de aquisição, operação e

manutenção Remoção do ar acumulado nos pontos altos

Desvantagens Ação limitada de proteção contra os

transitórios hidráulicos ao permitir apenas a introdução da pressão barométrica local no interior da tubulação, estabelecendo o equilíbrio da pressão interna com a pressão atmosférica local

Ventosas

Sistema de Variação de Rotação nos Conjuntos Motor-Bomba

Evitam variações bruscas das partidas e paradas dos conjuntos que poderiam provocar o golpe

Inversor de Frequência Chave Soft-starter

Fonte: SILVA (2006)


Vantagens Controle na taxa de rotação inicial do rotor da

bomba, causando partidas e paradas lentas que diminuem a possibilidade de Golpes de Aríete

Permitem a programação da rotação no ponto de trabalho da instalação, proporcionando economia de energia elétrica

Desvantagens Não protege nos casos de corte no

fornecimento de energia elétrica Não protege contra outros tipos de manobras


Volante de Inércia para Conjunto Motor-Bomba

São discos construídos em aço e instalados entre o motor e a bomba

Aumentam o momento de inércia do conjunto girante e diminuem a taxa de variação de rotação do conjunto motor-bomba por ocasião de desligamento programado ou falta de energia elétrica

Funciona como retardador do tempo de manobra por meio da limitação na taxa de queda de rotação do conjunto girante em caso de desligamento e provoca partidas suaves por lentidão no início da rotação do conjunto motor-bomba

Fonte: SILVA (2006)


Vantagens Controle apropriado da envoltória de

pressões mínimas Baixo custo Desvantagens Não controla suficientemente a envoltória de

máximas Aumenta o consumo de energia ao

incrementar a inércia do conjunto girante




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