Carneiro Hidraulico

Prática 4 Carneiro Hidráulico

Resumo: O carneiro hidráulico funciona com a energia gerada pela pressão decorrida do Golpe de Ariete, fenômeno hidráulico que ocorre devido à interrupção abrupta do escoamento da água em um encanamento. Essa interrupção brusca no fluxo provoca um aumento de pressão no interior do conjunto e transformando a energia cinética da água em energia potencial gravitacional. Esse aumento de pressão é suficiente para elevar a água para um reservatório a uma determinada altura. Seu rendimento é pequeno, porém como seu funcionamento é contínuo, o custo é quase zero e a manutenção barata, torna-se vantajoso seu uso.

Palavras-chave:Queda, Aríete, pressão.

INTRODUÇÃO

1.1 Princípio de funcionamento do Carneiro Hidráulico.

O carneiro hidráulico consta de uma câmara que armazena certo volume de água e de ar. Estando a câmara em comunicação direta com o tubo de recalque, a pressão dentro da mesma é dada por Δh, com a coluna em repouso.

A câmara, pelo fundo, liga-se à tubulação de adução por meio de uma válvula de admissão (e). Em outro conjunto, desliza uma válvula de escape (V) dotada de furos em toda a sua periferia, furos pelos quais verte a água do tubo de adução sempre que a válvula não está em sua posição de fechamento.

Para que o carneiro hidráulico possa funcionar, libera-se a válvula de escape (V) do corpo, colocando-a em sua posição inferior (abertura total). Estabelece-se assim, um fluxo de reservatório na cota H para o exterior, vertendo a água livremente, passando pelos orifícios da válvula de escape (V). Sendo a seção de escoamento formada pelos furos da válvula de escape (V) e pelo espaço que segue entre a mesma, além da sede cônica, o regime de escoamento ali, antes que a água verta livremente, é forçado sob forte aceleração da água. Essa aceleração implica redução de pressão, o que causa o desequilíbrio da válvula, que é então, impelida para cima, com aceleração constante, uma vez que na sua face inferior atua a pressão H menos a redução devida à velocidade e perdas por atrito. Tal pressão vence o peso da própria válvula mais a pressão na face superior (que é baixa e se reduz à medida que a válvula sobe, estrangulando a seção de passagem).

Quando a válvula de escape (V) atinge o seu ponto superior, fica vedada a passagem de água e produz-se, pelo fechamento brusco, um golpe de aríete. Esse golpe gera uma sobrepressão local que se propaga e atinge a válvula vizinha (V1) e força a mesma a abrir-se, dando entrada a certo volume de líquido para dentro da câmara. Esse volume admitido efetua um trabalho de compressão do ar, ali aprisionado, aumentando a pressão dentro da câmara. Assim, como a sobrepressão foi aliviada devido ao escapamento de parte do fluido para a câmara, a diferença de pressões obriga o fechamento da válvula. O ar comprimido na parte superior do reservatório reage expandindo-se e expulsa o excesso de água admitido pela tubulação de recalque.

Enquanto isso, à sobrepressão na válvula de escape (V) segue-se uma depressão devido ao fluxo em sentido contrário que o fenômeno causou. A válvula de admissão (e), que fechava a passagem no ponto superior, cai obrigada pelo seu peso próprio e pela pressão atmosférica, que venceu a depressão criada na sua face inferior. Com a queda da válvula, a passagem livre para a água fica novamente aberta e o ciclo recomeça, voltando a haver fluxo direto.

Figura 1- Carneiro Hidráulico

1.2 Golpe de Aríete.

O golpe de Aríete é o conjunto de fenômenos que ocorrem nas tubulações quando, por meio de apropriados dispositivos de regulagem, variamos a vazão do escoamento da água ou qualquer outro líquido, e conseqüentemente, sua velocidade. Em virtude da transformação da energia cinética do fluido em energia potencial, ocorrem variações da pressão interna nos tubos, essas variações se propagam velozmente ao longo do conduto, desde a válvula de controle até sua origem, de onde retornam.

As leis que governam as variações da pressão e da vazão em tubos transportando fluidos líquidos estão ligadas às condições sob as quais se efetuam os escoamentos. Se o movimento for permanente, isto é, se a vazão, em qualquer seção transversal, permanecer constante com o tempo, pode aplicar-se ao estudo do escoamento o Teorema de Bernoulli. Porém, se o movimento não for permanente, ou seja, se a vazão, em cada seção transversal, variar com o tempo, a equação de Bernoulli não pode ser aplicada ao estudo do escoamento porque não mais subexistem as correlações entre as pressões e velocidades expressas no Teorema de Bernoulli.

1.3 Relação custo/benefício.

Como apresentado anteriormente, o carneiro hidráulico não necessita de energia elétrica para seu funcionamento, ele depende apenas de uma queda de água considerável. Com isso, seu custo para funcionamento é praticamente zero se for instalada em uma região adequada. Seu rendimento é relativamente baixo, porém, como seu uso é constante torna-se viável em algumas situações.

1.4 Influência do curso do castelo na vazão recalcada.

Refere-se "batidas", ao som emitido quando a válvula de escape se fecha, depois de completar um ciclo de operação. O número de batidas varia em função da condição de operação e regulagem feita na válvula de escape. A regulagem é feita aumentando ou diminuindo o curso da mesma, obtendo-se o máximo de rendimento do carneiro para cada condição de instalação.

Para menor número de batidas por minuto, desenvolve-se maior pressão, conseqüentemente recalca-se maior vazão por batida. É conveniente ensaiar, em cada instalação, vários números de batidas e selecionar aquela que proporciona o melhor rendimento ou a maior vazão de recalque.

2. UNIDADES DE PRESSÃO

Vazão (m³/min), Área (cm²), Altura (cm), Tempo (min).

3. METODOLOGIA

Materiais utilizados na prática carneiro hidráulicos para calcular o rendimento volumétrico e hidráulico.

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