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Resumo

Esta prática tem como objetivo mostrar o princípio de funcionamento, verificar a perda acentuada de vazão e calcular os rendimentos volumétrico e hidráulico para um carneiro hidráulico.

Introdução

Princípio de Funcionamento

O carneiro hidráulico é um aparelho empregado para elevar água a alturas limitadas, não utilizando nenhuma fonte de energia externa a não ser a própriaenergia de posição da água disponível que se deseja elevar. Para tanto, o carneiro hidráulico utiliza-se do fenômeno do golpe de ariete.



















O carneiro hidráulico consta de uma câmara que armazena um 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 (h, com a coluna em repouso.
Acâmara, 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 posiçãoinferior (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. Essaaceleração 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 depassagem).
Quando a válvula (V2) atinge o seu ponto superior, fica vedada a passagem de água e produz-se, pelo fechamento brusco, um golpe de ariete. 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 um certo volume de líquido para dentro da câmara. Esse volume admitido efetua um trabalho de compressão do ar, aliaprisionado, 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 (V1). 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 (V2) segue-se umadepressão devido ao fluxo em sentido contrário que o fenômeno causou. A válvula, 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.


Fenômeno do Golpe de ArieteSob 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, sua velocidade. Em tais circunstâncias, em virtude da transformação da energia cinética do fluido em energia potencial, ocorrem variações da pressãointerna 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 fluidos líquidos 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...
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