Bomba carneiro

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
LABORATÓRIO DE FLUIDOMECÂNICOS





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Carneiro Hidráulico




Fernando Chiacchio Torquetti


02/10/2012
Objetivo

Este trabalho tem como objetivo explicar o princípio de funcionamento de umCarneiro Hidráulico. Também, demonstrar, através de equações matemáticas a perda de vazão e calcular os rendimentos volumétrico e hidráulico para este importante equipamento da engenharia.

Introdução

O carneiro hidráulico é um equipamento utilizado para elevar água a alturas limitadas, não consumindo nenhum tipo de fonte externa de energia a não ser a própria energia de posição da águadisponível que se deseja elevar. O seu princípio de funcionamento se baseia em um fenômeno denominado Golpe de Ariete.

O Golpe de Ariete


Sob o nome de Golpe de Ariete é conhecido o conjunto de fenômenos que ocorrem nos condutos forçados quando, por meio de apropriados dispositivos de regulagem, variamos a vazão do escoamento da água ou qualquer outro líquido e, conseqüentemente, suavelocidade. Em tais circunstâncias, em virtude da transformação da energia cinética do fluido em energia potencial, ocorrem variações da pressão interna nos tubos, variações estas que 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 condutos forçados transportando fluidoslíquidos estão intimamente ligados 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 nãopode ser aplicada ao estudo do escoamento porque não mais subsistem as correlações entre as pressões e velocidades expressas no Teorema de Bernoulli.
No movimento não permanente a pressão interna em um conduto pode atingir valores perigosamente elevados e romper os tubos, ou assumir valores extremamente baixos capazes de provocar o colapso do sistema de tubulações, deformando-os plasticamente,ou de determinar a ruptura da coluna líquida que perde, assim, sua continuidade.
Os efeitos provavelmente resultantes do Golpe de Ariete são de tal maneira graves e, que não podemos negligenciá-los ao projetar tubulações, especialmente longas e, particularmente, se vão funcionar sob pequenas cargas estáticas.
A ação do Golpe de Ariete pode assumir grande importância nas tubulaçõesdas usinas hidrelétricas e nas de recalque das estações elevatórias porque, nestas, a falta de energia que alimenta os motores elétricos, freqüentemente, é causa de choques que danificam tubulações e bombas.

Funcionamento do Carneiro Hidráulico

Estando a câmara em comunicação direta com o tubo de recalque, a pressão dentro da mesma é dada por ( h, com a coluna em repouso.
A câmara,pelo fundo, liga-se à tubulação de adução por meio de uma válvula basculante (V1). Em outro conjunto, desliza uma válvula (V2) 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 (V2) 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 (V2). Sendo a seção de escoamento formada pelos furos da válvula (V2) 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. Esta...
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