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Trabalho sobre Escoamento Variavel, Golpe de Ariete do estudante de engenharia civil e transportes da cadeira de hidraulica do ISUTC
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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Licenciatura em Engenharia Civil e de Transportes (LECT) Hidráulica I Tema: Escoamento variável sob pressão - Golpe de Aríete
Docentes:
Eng. António da Rocha
Eng. Rita Manhice
Discente:
Eric Chimbutane
Turma: C
Maputo, 5 de Junho de 2024
2.5.5. Em trocadores de calor onde o condensado se acumula pela formação de vácuo
2. Golpe de aríete
2.1. Definição O golpe de aríete é uma espécie de golpe de força dentro de uma tubulação que está com algum desequilíbrio de pressão.
Os golpes dos fluidos são tão fortes e de maneiras repetidas, que podem romper a tubulação e causar graves estragos, que dá a impressão de haver algo semelhante a um aríete a bater na tubagem.
2.2. Contextualização do termo Basicamente, para entender o que é golpe de aríete, basta entendermos esse mesmo conceito mecânico utilizado na Idade Média, onde os guerreiros utilizavam um tronco de árvore com uma proteção de bronze na ponta para, em movimentos sincronizados, romper trancas, portões, muros e cercas.
De maneira criativa, na ponta do tronco que utilizavam para bater em muralhas, portões, etc., era acoplada uma cabeça de um carneiro forjada em metal, em uma clara alusão ao animal que vive dando “cabeçadas” em seus oponentes.
Trazendo para o conceito de tubulações hidráulicas e térmicas, esse golpe pode acontecer de maneira repetida, em alta velocidade e com muita força, fazendo com que haja rupturas e perdas consideráveis.
Fig.1. Guerreiros da Idade Média, a golpearem uma muralha (golpe de aríete)
2.3. Tipos Basicamente, há dois tipos de golpe de aríete:
Hidráulico; Térmico.
2.3.1. Hidráulico Num sistema hidráulico, o golpe de aríete acontece a partir do momento em que uma válvula é fechada de maneira súbita. Ou seja, quando a válvula é fechada abruptamente, o fluxo é interrompido e a força da inércia produz um choque de pressão, formando-se um vácuo que fica preso dentro da tubulação.
Quando o fluido volta a percorrer a tubulação, esse vácuo é propagado e cria uma onda de choque contra a tubulação. Essa onda é o golpe de aríete.
2.3.2. Térmico O golpe de aríete térmico é causado por bolhas de vapor que eventualmente escapam para dentro da tubulação. Essas bolhas em algum momento vão se romper, causando um vácuo que vai para todas as direções da tubulação, gerando assim, o golpe de aríete.
Em sistemas térmicos, o golpe de aríete pode ser causado por instalação incorreta de válvulas, pessoal não qualificado para manutenção, equipamento inadequado ou com defeito.
2.4. Perigos Quando o vapor é inicialmente fornecido à tubulação de distribuição de vapor ou a equipamentos que utilizam o vapor, um “bang, bang” metálico e repetitivo, ou até mesmo às vezes um violento “boom” acompanhado por uma vibração pode ser ouvido. A maioria dos usuários de equipamentos a vapor provavelmente já deve ter presenciado isso em algum momento.
Quando ocorre o golpe de aríete, uma mudança momentânea e brusca de pressão de mais de 100 bar pode ocorrer dentro das tubulações.
Esse impacto pode abalar seriamente as tubulações, equipamentos ou a casa de máquinas, possivelmente resultando em danos não só à vedação das juntas, mas também às roscas das válvulas ou às próprias válvulas.
Fig.3. Purgador instalado
Todas as linhas de vapor devem ser drenadas, mesmo as mais curtas. Nas mais longas, o dreno deve estar em intervalos regulares, como aparece na figura b).
Fig.4. Linhas de Vapor
2.5.2. Linhas de Condensado Para evitar golpe de aríete em linhas de condensado, envia-se o condensado ao tanque por coletores diferentes.
Fig.5. Linhas de Condensado
2.5.3. Quando o condensado é elevado Nesse caso, é preciso fazer a instalação de um amortecedor/pote (elemento encarregado de dissipar energia). Ele vai neutralizar o golpe de aríete, drenando o condensado e deixando o processo sem ruídos.
Fig.6. Quando o condensado é elevado
2.5.4. Em tanques de água de alimentação Para evitar o golpe de aríete em tanques de água de alimentação, deve-se colocar pequenos bocais coletores ao fundo do tanque. Eles vão evitar que o golpe aconteça.
Fig.9. Em trocadores de calor onde o condensado se acumula pela formação de vácuo
2.5.7. Em trocadores de calor controlados pelo lado vapor Nesse caso, o condensado precisa ser completamente drenado. Existem 11 formas diferentes:
Utilizando purgadores de vapor do tipo boia, pois eles eliminam o ar automaticamente; Veja se o purgador não está estragado ou se ele é do tamanho certo; Mantenha a pressão mínima na superfície de aquecimento; Reduza a flutuação de carga; Proporcione drenagem livre e reduza a contrapressão; Instale um purgador adicional um pouco mais abaixo; Use tubulações maiores para drenar o condensado; Se a indicação acima não resolver ou não for possível, faça um pote de acumulação a montante do purgador a vapor. Use uma válvula quebra-vácuo. Instale uma válvula de retenção para evitar que o condensado seja sugado de volta; Use um trocador de calor com área de aquecimento menor e aumente a pressão do vapor para compensar.
Fig.10. Em trocadores de calor controlados pelo lado vapor
3. Conclusão O fenômeno do golpe de aríete, comum em sistemas hidráulicos, destaca-se pela sua capacidade de causar danos significativos e até mesmo catastróficos se não for controlado.
É vital entender suas causas e efeitos para implementar medidas preventivas adequadas.
Em suma, a prevenção é fundamental para mitigar os riscos associados ao golpe de aríete, garantindo assim a segurança e a eficiência dos sistemas hidráulicos.
