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Artigos Saint-Gobain Canalização

Transiente hidráulico

Enviado em 08 Junho 2018, 11:15 AM

Com objetivo de entregar segurança, prevendo dispositivos de proteção necessários, é de extrema importância que durante a concepção de uma rede os transientes hidráulicos sejam estudados e quantificados, principalmente nos casos onde as canalizações serão operadas por bombeamento (recalque).

O estudo do transiente hidráulico é importante, pois no momento em que a velocidade de um fluido é modificada, acontece uma violenta variação de pressão. Este fenômeno transitório aparece geralmente no momento de uma intervenção em um aparelho da rede, como por exemplo bombas, válvulas, etc. Durante esta situação, ondas de sobrepressão e de subpressão se propagam ao longo da canalização a uma velocidade “a”, chamada velocidade de onda.

Os transientes hidráulicos podem acontecer também nas canalizações por gravidade, sendo suas principais causas a partida e a parada de bombas, o fechamento de válvulas, aparelhos de incêndio ou lavagem de forma brusca, a presença de ar e a má utilização dos aparelhos de proteção.

Em casos críticos, as sobrepressões podem acarretar na ruptura de certas canalizações que não apresentam coeficientes de segurança suficientes, como por exemplo canalizações em plástico.  Já as subpressões podem originar cavitações perigosas para as canalizações, aparelhos e válvulas, como também o colapso (canalizações em aço ou plástico).

 

AVALIAÇÃO SIMPLIFICADA

Velocidade da onda:

 

 

 

 

  


 

Sobrepressão e subpressão:
 

 

(ALLIEVI) Fórmula 1

 

(ALLIEVI) Fórmula 2

Onde:

a: velocidade da propagação (m/s)

r: massa específica da água (1000kg/m3)

e: módulo de elasticidade da água (2,05x 109N/m2)

E: módulo de elasticidade do material da canalização (ferro fundido dúctil: 1,7 x 1011N/m2)

D: diâmetro interno (m)

e: espessura da canalização (m)

ΔV: valor absoluto da variação das velocidades em regime permanente antes e depois do golpe de ariete (m/s)

ΔH: valor absoluto da variação da pressão máxima em torno da pressão estática normal (m.c.a.)

L: comprimento da canalização (m)

t: tempo de fechamento eficaz (s)

g: aceleração da gravidade (9,81m/s2)

 

Na prática, a velocidade da onda da água nos tubos de ferro dúctil é de 1200m/s. A fórmula 1 leva em consideração uma variação rápida da velocidade de escoamento:

 

 

   

Já a fórmula 2 leva em consideração uma variação linear da velocidade de escoamento em função do tempo (Como por exemplo em função de uma lei de fechamento de uma válvula):

 

 

 

A pressão varia de ± ΔH em torno da pressão estática normal. Este é o valor máximo para o fechamento instantâneo de uma válvula, por exemplo.

Estas fórmulas simplificadas dão uma avaliação máxima do transiente hidráulico e devem ser utilizadas com prudência. Elas supõem que a canalização não está equipada com dispositivo de proteção e que as perdas de carga são desprezíveis. Por outro lado, não consideram fatores limitantes, como o funcionamento das bombas como turbinas ou a pressão do vapor saturado na subpressão.

 

Exemplo:

Canalização DN 200, K9,

Comprimento 1000m,

Recalcando a 1,5m/s: a = 1200m/s

 

• Caso n°1: Parada brusca de uma bomba (perdas de carga desprezíveis, nenhuma proteção antigolpe de ariete):

ΔH = ± 

        

 

 

= 183m (ou pouco mais de 1,8MPa)

 

 

 

• Caso n°2: Fechamento brusco de uma válvula (tempo eficaz de três segundos):

ΔH = ± 

 

 

                     

= 102m (ou seja pouco mais de 1,0MPa)

 

               

Para ter uma avaliação completa, o método gráfico de BERGERON permite determinar com precisão as pressões e vazões em função do tempo e em todos os pontos de uma canalização submetida a um golpe de ariete.

As proteções necessárias à canalização para limitar um transiente hidráulico a um valor admissível, são diferentes e adaptáveis a cada caso. Elas agem tanto amenizando a modificação da velocidade do fluido, quanto limitando a sobrepressão em relação à depressão. Para isso, o projetista deve determinar a amplitude da sobrepressão e da subpressão criada pelo transiente hidráulico e julgar, a partir do perfil da canalização, qual tipo de proteção que deve ser adotada: volante de inércia na bomba, válvula de alívio, válvula antecipadora de onda, válvula controladora de bomba, chaminé de equilíbrio, tanque de alimentação unidirecional (TAU) ou tanque hidropneumático (RHO).

 

IMPORTANTE:

As canalizações em ferro dúctil têm uma reserva de segurança significativa tanto na sobrepressão quanto na subpressão:

• Sobrepressão: a reserva de segurança dos tubos permite um aumento de 20% da pressão de serviço admissível para as sobrepressões transitórias;

• Subpressão: a junta garante a estanqueidade face ao exterior, mesmo em caso de vácuo parcial na canalização.

 

Nos casos em que os dispositivos de proteção não estejam previstos, as canalizações em ferro dúctil também apresentam uma reserva de segurança suficiente para suportar as sobrepressões acidentais.

 

Comentários (22)
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Comentários

ernesto Dantas

postado em 22 Julho 2018, 18:53 PM
artigo fraco deixou a desejar face as considerações tecnicas expostas, favor complementar o artigo e voltar a divulga-lo.

Saint-Gobain Canalização

postado em 26 Julho 2018, 14:26 PM
Obrigada pelo feedback, Ernesto! Estamos trabalhando para tornar sua experiência ainda melhor ;) Caso queira nos enviar mais sugestões entre em contato com o nosso SAC pelo endereço: pamsac@saint-gobain.com

Júlio Sérgio Maia da Costa Maia

postado em 20 Julho 2018, 10:53 AM
Resumo técnico muito bom.

Saint-Gobain Canalização

postado em 20 Julho 2018, 11:03 AM
Obrigada pelo feedback, Júlio! :)

gilmar

postado em 19 Julho 2018, 21:05 PM
Ótimo artigo.

Saint-Gobain Canalização

postado em 20 Julho 2018, 11:05 AM
Que bom que gostou, Gilmar!

Mario

postado em 18 Julho 2018, 13:07 PM
Bom artigo.

Isaías Inácio

postado em 18 Julho 2018, 12:43 PM
Alem da sobrepressão máxima existe valores de subpressão minima que o material aguenta?? Vocês teriam isso tabelado por material?

Saint-Gobain Canalização

postado em 20 Julho 2018, 11:06 AM
Oi, Isaías! Temos uma Gerência Técnica a sua disposição no endereço: suporte_tecnico@saint-gobain.com

Alberto

postado em 18 Julho 2018, 15:38 PM
Caro Isaías, venho convivendo com esse questionamento há alguns anos. Os fabricantes (ao menos os que conheço) não informam qual o valor máximo admitido pela tubulação de pressões de sucção (subpressão). O que ainda existem são recomendações de norma (SPO-014 - salvo engano - Caderno de Normas Nécnicas - Cagece, 2010), mas ainda assim são vagas, pois o lógico é haver uma variação de resistência da tubulação em função da espessura e do diâmetro da tubulação.

fausto mira fillho

postado em 18 Julho 2018, 12:41 PM
INDEPENDENTE DE SER TEXTO OU ARTIGO ESTA MUITO BOM, O MAIS IMPORTANTE FOI PASSADO.

Saint-Gobain Canalização

postado em 20 Julho 2018, 11:11 AM
Obrigada pelo feedback, Fausto! Ficamos felizes em te auxiliar ;)

eliezer monteiro

postado em 18 Julho 2018, 12:25 PM
http://www.allievi.net/allievi-es.php

Albino Veras

postado em 26 Julho 2018, 20:51 PM
Boa noite, eliezer monteiro!! Você teria o manual do Allievi para disponibilizar? Desde já agradeço!

Mario

postado em 18 Julho 2018, 13:39 PM
Obrigado pela dica.

eliezer monteiro

postado em 18 Julho 2018, 12:24 PM
Um software gratuito muito interessante neste assunto de transiente do ITA - Universidad Politécnica de Valencia (Espanha) é o ALLIEV, que inclusive roda em português(portugal). Vale um estudo mais detalhado.

Saint-Gobain Canalização

postado em 20 Julho 2018, 11:07 AM
Muito interessante sua dica, Eliezer!

Marcello Moraes

postado em 19 Julho 2018, 07:36 AM
Bom dia! Tenho muito interesse em utilizar o software Allievi, mas tive dificuldade em aprender a usá-lo aprendendo sozinho com o manual. Sabe de alguém disposto a ensiná-lo?

CLAUDIO MILFONT

postado em 06 Julho 2018, 10:26 AM
Bom dia. Desculpe a sinceridade mas o texto não é um artigo, faltam muitas informações para ser chamado de artigo (referências bibliográficas, autor e etc.), no máximo pode ser chamado de texto. Mas parabéns pela iniciativa.

Saint-Gobain Canalização

postado em 16 Julho 2018, 14:19 PM
Obrigada pelo feedback, Claudio! Estamos trabalhando para melhorar sua experiência :)

Julian

postado em 06 Julho 2018, 10:05 AM
Excelente artigo!. Quero saber se existe um valor máximo de subpressão que vôces sugerem para os projetistas?.

Saint-Gobain Canalização

postado em 16 Julho 2018, 14:21 PM
Olá, Julian! Obrigada pelo feedback. Temos uma Gerência Técnica a sua disposição no endereço suporte_tecnico@saint-gobain.com