martelo de Água no sistema de tubulação ( Parte 1 )

um martelo de água geralmente ocorre quando uma válvula se fecha repentinamente em uma extremidade de um sistema de tubulação, e uma onda de pressão se propaga no tubo. Também é chamado de choque hidráulico.

um signifcante, onda de choque de pressão quase instantânea pode ser gerada quando uma válvula se abre ou se fecha muito rapidamente, ou quando uma bomba começa com uma linha de descarga vazia ou subitamente se desliga. Este fenômeno é o resultado da mudança súbita na velocidade do fluxo de fluido em combinação com as características da tubulação., Esta onda de choque é manifestada por uma série de sons tipo martelo, chamado martelo de água, que pode ter magnitude suficiente para causar uma falha catastrófica dentro do sistema de tubulação.

Mais compreender:

• considere um tubo longo AB como mostrado abaixo Fig. ligado numa extremidade a um reservatório com água a uma altura de H a partir do centro do tubo.na outra extremidade do tubo, é fornecida uma válvula para regular o fluxo de água. Quando a válvula está completamente aberta, a água flui com uma velocidade – V no tubo., Se agora a válvula for subitamente fechada, o momento da água corrente será destruído e, consequentemente, uma onda de alta pressão será instalada.esta onda de alta pressão será transmitida ao longo do tubo com uma velocidade igual à velocidade da onda sonora e pode criar ruído chamado knock-ing. Também esta onda de alta pressão tem o efeito de martelar as paredes do tubo e, portanto, também é conhecido como martelo de água.

2. Quando ocorre o martelo de água & causa?,

– martelo de água geralmente ocorre quando uma válvula é fechada repentinamente em uma extremidade de um sistema de tubulação, falha de energia, quebras principais, operações de arranque e paragem da bomba, batidas de válvula de verificação, variação de demanda rápida, abertura e fechamento de Bocas de incêndio e uma onda de pressão se propaga no tubo, etc.

– outras causas do martelo de água são a falha da bomba, e verificar a válvula bater (devido a desaceleração súbita, uma válvula de verificação pode fechar rapidamente, dependendo da característica dinâmica da válvula de verificação e da massa de água entre uma válvula de verificação e tanque).,

– Se o tubo é subitamente fechado ou aberto à saída (a jusante), a massa de água antes do fecho ainda se move para a frente com alguma velocidade, acumulando-se uma alta pressão e ondas de choque e martelando ruído. O martelo de água pode fazer com que os oleodutos quebrem se a pressão for alta o suficiente. –> para evitar isso, o Ar armadilhas ou suporte de tubos (abertos em cima), às vezes, são adicionados como amortecedores para os sistemas de água para fornecer uma almofada para absorver a força da água em movimento, a fim de evitar danos para o sistema., (Em algumas centrais hidroelétricas o que parece ser uma torre de água é na verdade um desses dispositivos, conhecido como um tambor de onda).

– Por outro lado, quando uma válvula em um tubo é fechada, a água a jusante da válvula vai tentar continuar a fluir, criando um vácuo que pode causar o tubo a colapsar ou implodir. Este problema pode ser particularmente agudo se o tubo estiver em declive descendente., – > para evitar isso, válvulas de alívio de ar e vácuo, ou ventiladores de ar, são instalados logo a jusante da válvula para permitir que o ar entre na linha e evitar que este vácuo ocorra.abertura ou Fecho repentino de válvulas numa conduta.- arranque ou paragem das bombas num sistema de bombagem.

– erros operacionais ou mau funcionamento do equipamento. Electricidade desligada.

– orifício de restrição:

– a operação inadequada de dispositivos de protecção de sobretensão pode causar mais danos do que benefícios., Um exemplo é o sobre-dimensionamento da válvula de alívio de sobretensão ou a seleção inadequada da válvula de descompressão de vácuo-válvula de descompressão de ar.3. Efeito:

4. Evitar/evitar:

a) velocidades de fluido superiores aos pés-valor por segundo (é calculado por projecto ) em sistemas de tubagem de plástico aumentam o efeito de choque hidráulico resultante do arranque e paragem das bombas e da abertura rápida e fecho das válvulas. A velocidade do fluido não excedendo o valor dos pés por segundo (é calculada por projeto ) é considerada segura, e irá minimizar os efeitos do martelo de água.,

B) instalar válvulas de descompressão para amortecer os efeitos do martelo de água e aliviar o excesso de pressão e fluxo.

c) válvulas de Fecho Lento devem ser instaladas para controlar a velocidade a que as válvulas abrem e fecham. Eles podem ser controlados eletricamente ou pneumaticamente, eliminando as chances de erro humano.

bom desempenho da válvula:
operação lenta: desacelerar a operação da válvula aumentando o seu tempo de curso é uma boa maneira de evitar o martelo de água., A única maneira exata de calcular o tempo mínimo de curso é fazendo um modelo transitório do sistema, incluindo as características da válvula corretas (Cv contra o ângulo de fechamento) e, em seguida, modelar diferentes tempos de curso até que um limite é encontrado. Os accionadores podem ser abrandados para atingir o tempo de Fecho seguro calculado. As válvulas manuais podem ser equipadas com caixas de velocidades para que não seja possível que um operador as feche subitamente. Isto deve ser feito sempre em situações vulneráveis, em vez de se basear em “boas práticas operacionais”.,boas características: válvulas podem ser feitas com um número de curvas características diferentes. Muitas válvulas têm curvas fracas de um ponto de vista de onda, e eles retardar o líquido pouco durante a maior parte de sua viagem, mas, em seguida, causar uma mudança rápida no fluxo à medida que eles se aproximam de fechamento, por exemplo, o tipo de “abertura rápida”. A proteção de sobretensões requer mudanças suaves na velocidade, e assim tais válvulas não são bem-vindas em sistemas suscetíveis a problemas de sobretensão. A curva ideal de Cv contra a posição da válvula depende da proporção da queda de pressão que ocorre em toda a válvula quando o fluxo é normal., Isto é mostrado na Figura 6. Para um projeto típico, onde a queda de pressão da válvula é de cerca de 10% a 20% da queda total de pressão de fricção, uma característica curvada (a curva inferior) dá o padrão de fluxo desejado vs posição da válvula. O ajuste da válvula conhecido como o tipo “porcentagem igual” corresponde a este melhor. Isto, portanto, dá uma diminuição bastante linear no caudal à medida que a válvula se fecha, e assim a desaceleração do líquido é compartilhada mais uniformemente através do curso da válvula. Isto é ideal para a prevenção de picos, e o tempo de curso da válvula pode ser minimizado usando tal característica da válvula.,inércia da bomba, devido a uma falha da bomba ou uma falha do fornecimento de eletricidade, não é possível prevenir absolutamente. Dependendo das consequências de uma viagem, pode ser desejável aumentar a inércia da bomba para que a sua taxa de desaceleração seja reduzida. Isto pode, por vezes, ser feito através da instalação de um motor de tamanho superior, mas se isso não for possível, é necessário instalar um volante entre o motor e a bomba. Isto pode parecer um arranjo incomum, mas tem sido usado em muitas ocasiões.,

Material compressível no tubo
Uma outra forma de prevenir o martelo de água é aumentar a compressibilidade do líquido injectando um gás no fluxo. As bolhas de gás efetivamente aumentam a compressibilidade, portanto diminuem a velocidade da onda, e diminuem o tamanho de quaisquer problemas de onda. A onda celeric pode ser reduzida em até 90% adicionando menos de 1% em volume de ar em um tubo. No entanto, pode ser caro para organizar de forma confiável, e não é uma solução usual., Deve-se lembrar que sempre que a velocidade da onda é diminuída, o benefício da cabeça de Joukowski reduzida (equação 1) tem que ser contrabalançado com o comprimento reduzido do tubo que é permitido sem incorrer em problemas de onda (re-organizar equação 2).

D) dispositivos de protecção contra o martelo de água:

ver a parte seguinte para saber mais sobre:

5. COMO EVITAR AS CONSEQUÊNCIAS DO MARTELO DE ÁGUA? 6. COMO ANALISAR UM SISTEMA DE CANALIZAÇÕES PARA O RISCO DE MARTELO DE ÁGUA?7., Resumo sobre o Martelo De Água:

Pls Ver próxima parte: Martelo de água no sistema de tubagem ( Parte 1)