Impermeabilização
Compensador de golpe de aríete em sistemas internos de abastecimento de água FAR. Compensadores de golpe de aríete

Compensador de golpe de aríete em sistemas internos de abastecimento de água FAR. Compensadores de golpe de aríete

(VT.CAR19.I) O amortecedor hidráulico de membrana VT.CAR 19 foi projetado para compensar picos de pressão que ocorrem quando as válvulas são abertas ou fechadas repentinamente em sistemas de abastecimento de água residenciais. O dispositivo também desempenha o papel de um tanque de expansão, que recebe o excesso de volume de água que ocorre nas tubulações durante o aquecimento natural na ausência de entrada de água. O compensador de golpe de aríete VT.CAR 19 é um tanque miniatura em aço inox AISI 304L com membrana separadora interna em elastômero EPDM. Pequenas protuberâncias na superfície da membrana garantem sua conexão solta com o invólucro e a área máxima de contato da membrana com o meio transportado. A capacidade do amortecedor hidráulico VT.CAR 19 é de 0,162 l, a configuração de fábrica da pressão na câmara de ar é de 3,5 bar, a pressão operacional máxima no abastecimento de água do apartamento protegido é de 10 bar, a pressão máxima durante o golpe de aríete é 20 bar, a temperatura máxima de operação é de 100 ° C . Diâmetro da rosca de conexão - 1/2". Dimensões (altura x diâmetro) do produto - 112 x 88 mm. A configuração de fábrica protege tubulações com pressão nominal de trabalho de 3 bar. Ao usar um compensador em sistemas com outros parâmetros, o tanque deve ser reconfigurado de forma que a pressão na câmara de ar exceda a nominal em 0,5 bar.

Informações gerais sobre golpe de aríete

O golpe de aríete é uma mudança abrupta na pressão de um fluido que flui em uma tubulação de pressão que ocorre quando ocorre uma mudança repentina na velocidade do fluxo. Em um sentido mais amplo, o golpe de aríete é uma rápida alternância de “saltos” e “quedas” de pressão, acompanhada de deformação do fluido e das paredes do tubo, bem como um efeito acústico semelhante a um martelo batendo em um tubo de aço. Com choques hidráulicos fracos, o som se manifesta na forma de cliques “metálicos”, porém, mesmo com choques aparentemente insignificantes, a pressão na tubulação pode aumentar significativamente.

As etapas do golpe de aríete podem ser ilustradas pelo exemplo a seguir ( Figura 1): deixe uma torneira ou misturador monocomando ser instalado no final da tubulação do apartamento conectada ao riser da casa (são esses misturadores que permitem desligar o fluxo de forma relativamente rápida).

Figura 1. Etapas do golpe de aríete

Quando a válvula é fechada, ocorrem os seguintes processos:

Enquanto a torneira está aberta, o líquido se move pela tubulação do apartamento a uma velocidade de " ν ". Ao mesmo tempo, a pressão no riser e na tubulação do apartamento é a mesma ( p).
Quando a válvula é fechada e o fluxo é desacelerado abruptamente, a energia cinética do fluxo é convertida em trabalho de deformação das paredes do tubo e do líquido. As paredes do tubo são esticadas e o líquido é comprimido, o que leva a um aumento na pressão em uma quantidade ∆p(pressão de choque). A zona na qual ocorreu o aumento de pressão é chamada de zona de compressão da onda de choque, e sua seção extrema é chamada de frente da onda de choque. A frente da onda de choque se propaga em direção ao riser a uma velocidade "c". Aqui gostaria de observar que a hipótese da incompressibilidade da água, adotada nos cálculos hidráulicos, não se aplica neste caso, pois a água real é um líquido compressível com uma taxa de compressão volumétrica de 4,9x10 -10 1/Pa. Ou seja, a uma pressão de 20.400 bar (2.040 MPa), o volume de água cai pela metade.
Quando a frente da onda de choque atingir o riser, todo o líquido na tubulação do apartamento será comprimido e as paredes da tubulação do apartamento serão esticadas.
O volume de líquido no sistema da casa é muito maior do que na fiação do apartamento, portanto, quando a frente da onda de choque atinge o riser, o excesso de pressão do fluido é suavizado pela expansão da seção transversal e ativação do volume total de líquido em o sistema da casa. A pressão na tubulação do apartamento começa a se igualar à pressão do riser. Mas, ao mesmo tempo, a tubulação do apartamento, devido à elasticidade do material da parede, restaura sua seção transversal original, comprimindo o líquido e espremendo-o no riser. A zona de remoção de deformação das paredes da tubulação se estende até a válvula com uma velocidade de " Com».
No momento em que a pressão na tubulação do apartamento for igual à original, assim como a velocidade do fluido, o sentido do fluxo será invertido ("ponto zero").
Agora o líquido na tubulação com uma velocidade de " ν ” tende a “se separar” do guindaste. Existe uma "zona de rarefação de ondas de choque". Nesta zona, a velocidade do fluxo é zero e a pressão do fluido torna-se menor que a inicial, o que leva à compressão das paredes do tubo (redução do diâmetro). A frente da zona de rarefação se move para o riser a uma velocidade de " Com". Com uma vazão inicial significativa, o vácuo no tubo pode levar a uma diminuição da pressão abaixo da atmosférica, bem como à violação da continuidade do fluxo (cavitação). Nesse caso, uma bolha de cavitação aparece na tubulação próxima à válvula, cujo colapso leva ao fato de que a pressão do fluido na zona da onda de choque refletida se torna maior que o mesmo indicador na onda de choque direta.
Quando a frente de compressão da onda de choque do riser é atingida, a velocidade do fluxo na tubulação do apartamento é zero e a pressão do líquido é menor que a inicial e menor que a pressão no riser. As paredes da tubulação são comprimidas.
A diferença de pressão entre o líquido no riser e a tubulação do apartamento faz com que o líquido entre na tubulação do apartamento e iguale as pressões ao valor original. Nesse sentido, as paredes do tubo também começam a adquirir sua forma original. Assim, uma onda de choque refletida é formada e os ciclos são repetidos novamente até a extinção completa. Nesse caso, o intervalo de tempo durante o qual passam todos os estágios e ciclos de choque hidráulico não excede, em regra, 0,001–0,06 s. O número de ciclos pode ser diferente e depende das características do sistema.

Sobre arroz. 2 as etapas do golpe de aríete são mostradas graficamente.

Arroz. 2. Gráficos de variação de pressão durante o choque hidráulico.

agendar em arroz. 2a mostra o desenvolvimento de choque hidráulico quando a pressão do líquido na zona de descarga da onda de choque não cai abaixo da pressão atmosférica (linha 0).

agendar em arroz. 2b exibe uma onda de choque, cuja zona de rarefação está abaixo da pressão atmosférica, mas a continuidade hidráulica do meio não é violada. Nesse caso, a pressão do líquido na zona de rarefação é menor que a pressão atmosférica, mas nenhum efeito de cavitação é observado.

agendar em fig.2c mostra o caso em que a continuidade hidráulica do fluxo é violada, ou seja, uma zona de cavitação é formada, cujo colapso subsequente leva a um aumento de pressão na onda de choque refletida.

Variedades de choques hidráulicos e provisões básicas de projeto

Dependendo da velocidade com que o dispositivo de fechamento da tubulação é fechado, o golpe de aríete pode ser "direto" e indireto. Chama-se choque "direto", no qual a sobreposição de fluxo ocorre em um tempo menor que o período de choque, ou seja, a condição é atendida:

T 3 ≤ 2L/c,

Onde T 3é o tempo de fechamento do órgão de travamento, s; eu- o comprimento da tubulação do dispositivo de travamento até o ponto em que a pressão constante é mantida (no apartamento - até o riser), m; Comé a velocidade da onda de choque, m/s.

Caso contrário, o golpe de aríete é chamado indireto. Com um impacto indireto, o salto de pressão é muito menor em magnitude, pois parte da energia do fluxo é amortecida por vazamento parcial através do dispositivo de fechamento.

Dependendo do grau de bloqueio do fluxo, o golpe de aríete pode ser completo ou incompleto. Um golpe completo é aquele em que o elemento de fechamento bloqueia completamente o fluxo. Se isso não acontecer, ou seja, parte do fluxo continuar fluindo pelo órgão de fechamento, o golpe de aríete ficará incompleto. Nesse caso, a diferença nas vazões antes e depois do desligamento será a velocidade calculada para determinar a magnitude do golpe de aríete. A magnitude do aumento de pressão durante o choque hidráulico total direto pode ser determinada pela fórmula de N.E. Zhukovsky (na literatura técnica ocidental, a fórmula é atribuída a Alievi e Michaud):

Δp = ρ ν s, Pa,

Onde ρ – densidade do líquido transportado, kg/m 3 ; ν é a velocidade do fluido transportado até o momento da frenagem brusca, m/s; Comé a velocidade de propagação da onda de choque, m/s.

Por sua vez, a velocidade de propagação da onda de choque c é determinada pela fórmula:

Onde c 0- a velocidade de propagação do som em um líquido (para água - 1425 m / s, para outros líquidos pode ser tomada de acordo com aba. 1); D– diâmetro da tubulação, m; δ – espessura da parede do tubo, m; E fé o módulo de elasticidade do líquido (pode ser tomado de acordo com aba. 2), Pa; Comendoé o módulo de elasticidade do material da parede do tubo, Pa (pode ser tomado de acordo com aba. 3).

Tabela 1. Características dos líquidos

Tabela 2. Características dos materiais das paredes dos tubos

Se levarmos em consideração que a velocidade do movimento da água nos sistemas de apartamentos não deve exceder 3 m / s (cláusula 7.6. SNiP 2.04.01), então para tubulações feitas de vários materiais, é possível calcular a magnitude do aumento de pressão com um possível choque hidráulico total direto. Esses dados resumidos para alguns tubos são apresentados em aba. 3.

Tabela 3. Aumento de pressão durante o golpe de aríete a uma velocidade de fluxo de 3 m/s

Material e dimensões do tubo	Velocidade da onda de choque, m/s	Δp, bar
Polímero metálico






Polietileno







polipropileno



















Aço (tubos normais VGP)

Com golpe de aríete indireto, o aumento de pressão é calculado pela fórmula:

EM aba. 4é dado o tempo médio de resposta dos acessórios principais do apartamento. Para cada tipo dessa conexão, é calculado o comprimento da tubulação, mais do que o golpe de aríete deixa de ser direto.

Tabela 4. O comprimento da seção de impacto direto para válvulas de corte de água

Tipo de decoração do apartamento	Tempos de resposta	Comprimento da área de impacto direto, m
Tipo de decoração do apartamento	Tempos de resposta	Para tubulações não metálicas	Para tubulação de metal
Torneira de alavanca ou torneira
Interruptor do chuveiro (desviador)
Válvula solenóide da máquina de lavar
Válvula solenoide lava-louças
Válvula solenóide anti-vazamento (1/2")
Válvula de enchimento do vaso sanitário

Possíveis consequências de choques hidráulicos

Em redes de apartamentos, a ocorrência de golpe de aríete, é claro, não acarreta consequências destrutivas em larga escala como em tubulações principais de grande diâmetro. No entanto, mesmo aqui eles podem causar muitos problemas e perdas, se você não levar em conta a possibilidade de sua ocorrência.

Choques hidráulicos recorrentes periódicos na tubulação do apartamento podem causar os seguintes problemas:

– redução da vida útil das tubulações. A vida útil normativa das tubulações internas é determinada pela totalidade das características (temperatura, pressão, tempo) nas quais a tubulação é operada. Mesmo esses picos e quedas de pressão alternadas de curto prazo, mas frequentemente recorrentes, que ocorrem durante o choque hidráulico, distorcem significativamente a imagem do modo operacional da tubulação, reduzindo sua operação sem problemas. Em maior medida, isso se aplica a dutos de polímero e multicamadas;

- extrusão de juntas e vedações em conexões e conectores de tubulações. Elementos como redutores de pressão de pistão, válvulas de esfera, válvulas e misturadores com anéis de gaxeta de borracha, anéis de vedação para compressão e conectores de prensa, bem como anéis para meias cordas (“mulheres americanas”) estão sujeitos a isso. Em hidrômetros residenciais, a extrusão do anel de vedação entre a câmara de medição e o mecanismo de contagem pode levar à entrada de água no mecanismo de contagem (Fig. 3);

Arroz. 3. Entrada de água no mecanismo de contagem do hidrômetro como resultado da extrusão da junta

- mesmo um único golpe de aríete pode desativar completamente a instrumentação instalada no apartamento. Por exemplo, a curvatura da agulha do manômetro devido à interação com o pino restritivo é um sinal claro de golpe de aríete ocorrido (Fig. 4);

Arroz. 4. Danos característicos no manômetro por golpe de aríete

- cada golpe de aríete em uma tubulação de apartamento feita de materiais poliméricos, feitos em conectores crimpados, prensados ou deslizantes, leva inevitavelmente a um "deslizamento" microscópico do conector da tubulação. No final, pode chegar um momento em que o próximo golpe de aríete se torna crítico - o tubo vai “rastejar” completamente do conector (Fig. 5);

Arroz. 5. Violação da conexão de crimpagem MPT como resultado do impacto do golpe de aríete

- os fenômenos de cavitação que podem acompanhar o choque hidráulico são frequentemente a causa de cavidades no carretel e no corpo da válvula. O colapso das bolhas de vácuo durante a cavitação simplesmente “roi” pedaços de metal da superfície em que se formam. Com isso, o carretel deixa de cumprir sua função, ou seja, quebra o aperto do órgão de fechamento. Sim, e o corpo dessas conexões falhará muito rapidamente (Fig. 6);

Arroz. 6. Destruição por cavitação da superfície interna do surto na frente da válvula solenóide

- um perigo especial para tubulações de apartamentos feitas de tubos multicamadas é a zona de descarga da onda de choque durante o choque hidráulico. Se a camada adesiva for de má qualidade ou houver áreas não coladas, o vácuo formado no tubo arranca a camada interna do tubo, fazendo com que ele “desmorone” (Fig. 7, 8).

Arroz. 7. Multicamadas tubo de polipropileno afetado por golpe de aríete

Arroz. 8. Tubo de metal-polímero "colapsado"

Com o colapso parcial, o tubo continuará exercendo sua função, porém com resistência hidráulica muito maior. No entanto, também pode ocorrer um colapso total - nesse caso, o tubo será bloqueado por sua própria camada interna. Infelizmente, GOST 53630-2009 "Tubos de pressão multicamadas" não requer testes de amostras de tubos a uma pressão interna abaixo da atmosférica. No entanto, vários fabricantes, sabendo desse problema, incluem nas especificações técnicas uma cláusula obrigatória sobre a verificação do tubo sob vácuo. Em particular, cada rolo de tubos multicamadas VALTEC é conectado a uma bomba de vácuo, que traz a pressão absoluta no tubo para 0,2 atm (-0,8 barg). Então, com a ajuda de um compressor, uma bola de espuma de poliestireno com um diâmetro ligeiramente menor que o diâmetro interno projetado do tubo é conduzida através do tubo. As jogadas pelas quais a bola não conseguiu passar são impiedosamente rejeitadas e destruídas;

- Outro perigo espreita em caso de golpe de aríete nas tubulações internas de abastecimento de água quente. Como você sabe, o ponto de ebulição da água está intimamente relacionado à pressão ( aba. 5).

Tabela 5. Dependência do ponto de ebulição da água na pressão

Se, por exemplo, um pipeline de apartamento entrar água quente com uma temperatura de 70 ° C, e na zona de rarefação do golpe de aríete, a pressão diminui para um valor absoluto de 0,3 atm, então nesta zona a água se transformará em vapor. Levando em consideração que o volume de vapor em condições normais é quase 1200 vezes maior que o volume da mesma massa de água, é de se esperar que esse fenômeno possa levar a um aumento ainda maior da pressão na zona de compressão da onda de choque.

Métodos de proteção contra golpe de aríete em sistemas de apartamentos

A maneira mais eficaz e confiável de proteção contra o golpe de aríete é aumentar o tempo de fechamento do fluxo com um dispositivo de bloqueio. Este método é usado em pipelines principais. O fechamento suave da válvula não causa nenhum distúrbio destrutivo no fluxo e elimina a necessidade de instalar dispositivos de amortecimento volumosos e caros. Em sistemas de apartamentos, esse método nem sempre é aceitável, porque. misturadores de alavanca “one-handed”, válvulas solenóides para eletrodomésticos e outros acessórios capazes de interromper o fluxo em um curto período de tempo entraram firmemente em nossa vida cotidiana. Nesse sentido, os sistemas de engenharia de apartamentos já na fase de projeto devem necessariamente ser projetados levando em consideração o risco de golpe de aríete. As medidas estruturais, como o uso de inserções elásticas, alças de compensação e expansores, não são amplamente utilizadas. Atualmente, os acessórios mais populares especialmente projetados para esta finalidade são os amortecedores hidráulicos pneumáticos (pistão, Fig. 9a e membrana, Fig. 9b) ou de mola (Fig. 9c).

Arroz. 9. Tipos de amortecedores hidráulicos

Em um amortecedor pneumático, a energia cinética do fluxo de fluido é amortecida pela energia de compressão do ar, cuja pressão varia ao longo do adiabático com o expoente K = 1,4. O volume da câmara de ar do amortecedor pneumático é determinado pela expressão:

onde P 0 é a pressão inicial na câmara de ar, P K é a pressão final (limitante) na câmara de ar. Na fórmula acima, o lado esquerdo é uma expressão para a energia cinética do fluxo de fluido e o lado direito é a expressão para a energia de compressão do ar.

Parâmetros de mola para compensadores de mola são encontrados na expressão:

onde D pr é o diâmetro médio da mola, I é o número de voltas da mola, G é o módulo de cisalhamento, F to é a força final que atua na mola, F 0 é a força inicial que atua na mola.

Existe uma opinião entre os projetistas e instaladores de que as válvulas de retenção e os redutores de pressão também têm a capacidade de absorver o golpe de aríete.

As válvulas de retenção, de fato, cortando parte da tubulação no momento de uma parada brusca do fluxo, reduzem o comprimento estimado da tubulação, transformando um golpe direto em indireto, com menos energia. No entanto, fechando abruptamente sob a influência do estágio de compressão da onda de choque, a própria válvula torna-se a causa do golpe de aríete na tubulação localizada antes dela. Na etapa de descarga, a válvula volta a abrir e, dependendo da proporção dos comprimentos dos tubos antes da válvula e depois dela, pode chegar um momento em que as ondas de choque dos dois trechos se somarão, aumentando o salto de pressão. Os redutores de pressão do pistão não podem servir como amortecedores hidráulicos devido à sua alta inércia - devido ao trabalho das forças de fricção nas vedações do pistão, eles simplesmente não têm tempo para responder a uma mudança instantânea de pressão. Além disso, essas próprias caixas de engrenagens precisam de proteção contra golpe de aríete, o que faz com que os anéis de vedação sejam espremidos para fora das sedes dos pistões.

Os redutores de pressão de membrana têm a capacidade de absorver parcialmente a energia dos golpes de aríete, mas são projetados para efeitos de força completamente diferentes; portanto, o trabalho para amortecer golpes de aríete frequentes os desabilitará rapidamente. Além disso, uma sobreposição acentuada da caixa de engrenagens durante uma onda de choque leva, como no caso de válvula de retenção, à ocorrência de uma onda de choque na área até a caixa de engrenagens, que não é protegida por membrana.

Entre outras coisas, os amortecedores de golpe de aríete para apartamentos, além de cumprir sua tarefa principal, desempenham várias outras funções importantes para a operação segura das tubulações de apartamentos. Essas funções serão consideradas usando o amortecedor hidráulico de membrana VALTEC VT.CAR19 como exemplo (Fig. 10).

Absorvedor de golpe de aríete VT.CAR19

Arroz. 10. Amortecedor de golpe de aríete VALTEC VT.CAR19

O amortecedor hidráulico residencial VALTEC VT.CAR19 consiste estruturalmente (Fig. 11) de um corpo esférico feito de aço inoxidável AISI 304L ( 1 ), com membrana EPDM laminada ( 2 ). Devido a pequenas protuberâncias na superfície da membrana, é garantida sua conexão solta com o corpo e a área máxima de contato da membrana com o meio transportado. A câmara de ar do amortecedor está com uma pressão de fábrica de 3,5 bar, o que garante a proteção das tubulações dos apartamentos, cuja pressão não ultrapassa 3 bar. O extintor também pode proteger tubulações com pressão de trabalho de até 10 bar, mas neste caso é necessário com uma bomba conectada ao niple ( 3 ) aumentar a pressão na câmara de ar para 10,5 bar. Caso a pressão de operação na rede do apartamento seja inferior a 3 bar, recomenda-se através do niple ( 3 ) deixe sair um pouco do ar da câmara até Pwork + 0,5 bar.

Fig.11. Construção do absorvedor VALTEC VT.CAR19

Especificações e as dimensões totais do absorvedor são dadas em aba. 6.

Tabela 6. Especificações do VALTEC VT.CAR19

Nome da característica		Significado
volume de trabalho
Configuração de fábrica da pré-pressão da câmara de ar
Pressão máxima durante golpe de aríete

Pressão operacional máxima na tubulação protegida do apartamento
Faixa de temperatura média

Dimensões (ver esboço):
H - altura
O - diâmetro
G - fio de ligação
Material:
	Aço inoxidável AISI 304L
Membrana

O amortecedor é capaz de proteger as tubulações do golpe de aríete, cuja pressão aumenta até 20 bar, portanto, antes de instalar o amortecedor, é necessário verificar quanto golpe de aríete pode ocorrer em uma determinada tubulação de apartamento. O cálculo da pressão possível durante o golpe de aríete Pg pode ser calculado pela fórmula:

, bar.

A relação Ewater/Est para tubulações feitas de diferentes materiais é tomada de acordo com aba. 2.

Protegendo de forma confiável as tubulações de apartamentos contra golpes de aríete, o absorvedor VT.CAR19, devido às suas características de design, é capaz de absorver o excesso de água formado quando a água fria que entra é aquecida durante uma pausa no uso da água. Por exemplo, se a água com temperatura de +5 ° C entrar em um apartamento equipado com redutor ou válvula de retenção na entrada e aquecer até 25 ° C durante a noite (temperatura normal do ar no banheiro), a pressão na seção de corte da tubulação aumentará em:

∆P = β t Δt/β v \u003d 0,00015 (25 - 5) / 4,9 10 -9 \u003d 61,2 bar.

Na fórmula acima βté o coeficiente de expansão térmica da água, e β v é o coeficiente de compressão volumétrica da água (o recíproco do módulo de elasticidade). A fórmula não leva em consideração a expansão térmica do próprio material do tubo, mas a prática mostra que cada grau de aumento na temperatura da água na tubulação aumenta a pressão de 2 para 2,5 bar.

É aqui que a segunda função do amortecedor hidráulico de membrana é necessária. Tendo retirado parte da água da tubulação de aquecimento, ele a salvará de uma carga excessiva e ajudará a evitar uma emergência. EM aba. 7 são dados os comprimentos máximos de tubulações protegidas pelo amortecedor VT.CAR19 da expansão térmica do líquido.

Tabela 7. Comprimento máximo de dutos protegidos da expansão térmica (em ΔТ = 20°C)

Quanto às tubulações de água quente residencial, também aqui o absorvedor VT.CAR19 desempenha uma importante tarefa de evitar que a água ferva na zona de descarga da onda de choque. Ao absorver a energia do golpe de aríete, o absorvedor também elimina esse perigo.

A maior eficiência do amortecedor hidráulico é alcançada quando ele é instalado diretamente na frente do reforço protegido. Neste caso, a possibilidade de golpe de aríete é totalmente excluída (Fig. 12).

Arroz. 12. Instalação de absorvedores diretamente na frente dos dispositivos protegidos

Em sistemas de apartamentos, onde os dutos não possuem comprimento significativo, é permitido instalar um damper por grupo de dispositivos. Neste caso, deve-se verificar se o comprimento total dos trechos de dutos protegidos por um extintor não ultrapassa os valores estabelecidos em aba. 8.

Tabela 8. Comprimento de seções de dutos protegidos por um extintor

Se os valores especificados na tabela forem excedidos, é necessário instalar não um, mas vários absorvedores. Caso a pressão calculada do golpe de aríete exceda a pressão máxima permitida para um determinado absorvedor (20 bar para VT.CAR19), deve ser selecionado outro tipo de dispositivo com características de maior resistência.

De acordo com a cláusula 7.1.4. SP 30.13330.2012 "Abastecimento interno de água e esgotamento sanitário de edifícios", cujas disposições entraram em vigor em 1º de janeiro de 2013, o projeto de válvulas de dobramento e fechamento de água deve garantir a abertura e o fechamento suaves do fluxo de água. Mas é improvável que esse requisito seja atendido, porque trade oferece aos residentes uma enorme variedade de acessórios e aparelhos nos quais uma regulação suave é impossível. Levando isso em consideração, as principais organizações de projeto e construção de nosso país já prevêem a instalação de amortecedores hidráulicos residenciais em seus projetos. Por exemplo, o DSK-1 da cidade de Moscou reestrutura a produção para realizar os nós de entrada de abastecimento de água do apartamento de acordo com o esquema mostrado na fig. 13.

Arroz. 13. Nó de abastecimento de água do apartamento

Recentemente, houve cada vez mais relatos da destruição de alguns elementos do sistema de aquecimento ou encanamento. A causa da falha é golpe de aríete. O compensador (quencher) do golpe de aríete evita tais problemas. Que tipo de dispositivo é esse, como e onde instalá-lo - leia neste artigo.

O que é um golpe de aríete em uma tubulação, causa

martelo hidráulico- trata-se de um aumento acentuado da pressão nos sistemas de transporte de líquido, que ocorre quando há uma mudança brusca na velocidade do líquido. Um pico de pressão pode causar a destruição de alguns elementos do sistema. A destruição ocorre se a resistência à tração da conexão ou do material for excedida.

Se falamos de nossas casas e apartamentos, o golpe de aríete ocorre nos sistemas de aquecimento e abastecimento de água. Em sistemas de aquecimento de residências particulares - ao iniciar ou parar a bomba de circulação. Sim, por si só não cria pressão. Mas uma aceleração acentuada ou parada do refrigerante é a carga que atua nas paredes dos tubos e dispositivos próximos. Em sistemas de aquecimento de tipo fechado, custa. Compensa o golpe de aríete se a bomba estiver próxima. Nesse caso, dispositivos adicionais podem não ser necessários. Você pode verificar a necessidade de instalar um compensador usando um manômetro. Se a seta não se mover ou se mover apenas ligeiramente, está tudo bem.

A causa mais comum do golpe de aríete é o fechamento repentino de uma torneira.

Em sistemas de aquecimento centralizado, o golpe de aríete ocorre quando o registro fecha abruptamente, quando as torneiras são abertas rapidamente para encher o sistema após reparo/manutenção. Pelas regras, isso deve ser feito de forma lenta e gradual, mas na prática acontece o contrário ...

No abastecimento de água, o golpe de aríete ocorre mesmo quando uma torneira ou outra válvula de fechamento é fechada abruptamente. "Efeitos" mais pronunciados são obtidos em sistemas ar-ar. Ao se mover, a água atinge bolsas de ar, o que cria cargas de choque adicionais. Podemos ouvir cliques ou crepitações. E se o abastecimento de água for diluído com canos de plástico, durante a operação você poderá notar como esses canos tremem. É assim que eles reagem ao golpe de aríete. Você provavelmente notou como a mangueira na trança de metal se contrai. O motivo é o mesmo - picos de pressão. Mais cedo ou mais tarde, eles levarão ao fato de que o cano estourará no ponto fraco, ou a conexão vazará (o que é mais provável e mais comum).

Por que isso não foi visto antes? Porque agora a maioria das válvulas tem uma válvula de esfera e o fluxo é bloqueado / aberto muito abruptamente. Anteriormente, as torneiras eram do tipo válvula e o amortecedor baixava lenta e gradativamente.

Como lidar com o golpe de aríete no aquecimento e abastecimento de água? Você pode, é claro, ensinar os habitantes de um apartamento ou casa a não fechar as torneiras bruscamente. Mas você não pode ensinar uma máquina de lavar ou uma lava-louças atitude cuidadosaàs tubulações. E a bomba de circulação não desacelera no processo de partida e parada. Portanto, compensadores de golpe de aríete são adicionados ao sistema de aquecimento ou abastecimento de água. Eles também são chamados de amortecedores, amortecedores.

O que é um compensador de golpe de aríete: tipos, design, princípio de operação

Existem dois tipos de compensador de golpe de aríete: membrana e válvula de mola. Eles desempenham a mesma função: aceitam o excesso de fluido, reduzindo assim a carga em outros elementos do sistema. Como esses dispositivos são pequenos, eles protegem os dispositivos localizados nas proximidades.

O compensador de golpe de aríete é um dispositivo pequeno, mas altera significativamente a imagem

Como um compensador de membrana é organizado e funciona

Um compensador de golpe de aríete de membrana é um recipiente dividido em duas partes por uma membrana elástica. Uma das partes está cheia de ar, a outra está vazia no estado normal. O ar na parte preenchida é bombeado sob uma certa pressão. Para verificar/bombear a pressão nesta parte do corpo existe um carretel (bico). De fábrica, os produtos são entregues com uma pressão inicial de 3 bar. Este é o valor "padrão" para a maioria dos sistemas de aquecimento de casas particulares de um andar. Se a pressão precisar ser alterada, uma bomba é conectada ao niple e trazida para o valor necessário. Este valor é 20-30% maior do que o de trabalho em um determinado sistema. Mas deve ser significativamente menor que o limite operacional do próprio compensador.

Enquanto a pressão no sistema não ultrapassar a pressão naquela parte do tanque, nada acontece. Quando ocorre um golpe de aríete, sob a ação do aumento da pressão, a membrana é esticada, parte do líquido entra no reservatório. À medida que se normaliza, a membrana elástica tende a retornar ao seu estado normal, empurrando o fluido de volta para o sistema. Assim, o salto é suavizado.

Características do amortecedor de golpe de aríete

O segundo tipo de compensador de golpe de aríete funciona com o mesmo princípio: o líquido é passado para o corpo quando a pressão aumenta. Mas o acesso ao contêiner é bloqueado por um disco de plástico, que é sustentado por uma mola. A pressão na qual o líquido começa a fluir depende da força elástica da mola. Você não pode regulá-lo de forma alguma (pelo menos até que surjam modelos ajustáveis), então você deve selecionar um dispositivo com parâmetros adequados.

O princípio de funcionamento deste absorvedor é semelhante ao descrito acima. Enquanto a pressão no sistema é normal, a mola pressiona o disco contra a carcaça. Quando ocorre um golpe de aríete, ele se contrai, a água entra no corpo. À medida que a pressão diminui, ela se torna menor que a força elástica da mola. Ele se expande gradativamente, devolvendo o líquido à tubulação.

Como você pode ver, ambos os dispositivos funcionam com um princípio semelhante. Os modelos de mola são considerados mais confiáveis, pois os elementos de trabalho neles estão menos sujeitos a desgaste (mola de metal e plástico durável). Mas as membranas também são feitas de materiais que muito tempo não perca a elasticidade. Uma vantagem adicional é a capacidade de definir a pressão na qual a membrana começa a se esticar. Mas a desvantagem pode ser considerada a necessidade de verificações regulares de pressão e, se necessário, bombeamento.

O compensador de golpe de aríete é pequeno, apenas uma pequena quantidade de água pode caber no alojamento (normalmente menos de 200 ml). É instalado nas imediações em frente à fonte de ocorrência do golpe de aríete: uma válvula de esfera, um pente de água, em uma mangueira para uma máquina de lavar ou lava-louças, após uma bomba de circulação, em um pente de piso aquecido.

Você pode montá-lo em qualquer posição: para cima, para baixo, para o lado. Para modelos de membrana, é importante apenas que haja livre acesso ao mamilo. Independentemente do projeto, não é recomendável instalar o dispositivo em ramais longos do principal. O tubo de alimentação deve ser o mais curto possível.

Ao escolher, preste atenção à pressão máxima de trabalho e compensada. O segundo ponto é o diâmetro da conexão. Geralmente é 1/2 polegada, mas também há 3/4 e polegada.

Ao conectar uma máquina de lavar e / ou lava-louças, um T é instalado na mangueira. Uma saída livre do tee vai para a máquina, um compensador de golpe de aríete é instalado na segunda.

Outras maneiras de lidar com o golpe de aríete

Um de opções a neutralização do golpe de aríete já foi expressa - feche as torneiras suavemente. Mas isso não é uma panacéia e é inconveniente em nosso tempo acelerado. E também tem eletrodomésticos, você não pode ensiná-los. Porém, alguns fabricantes levam esse momento em consideração, e os modelos mais recentes são feitos com uma válvula que fecha suavemente a água. É por isso que compensadores e neutralizadores estão se tornando tão populares.

Compensador de golpe de aríete - um pequeno dispositivo (comparação com uma válvula de esfera de latão)

Você pode lidar com o golpe de aríete de outras maneiras:

Ao distribuir ou reconstruir um sistema de abastecimento de água ou aquecimento, insira um pedaço de tubo elástico na frente da fonte do golpe de aríete. É borracha resistente ao calor reforçada ou plástico PPS. O comprimento do inserto elástico é de 20 a 40 cm, quanto mais longo o tubo, mais longo o inserto.
Aquisição de eletrodomésticos e válvulas de fechamento e controle com um curso de válvula suave. Se falamos de aquecimento, muitas vezes há problemas com. Nem todos os servomotores funcionam suavemente quando o fluxo é fechado. A saída é instalar termostatos / termostatos com curso suave do pistão.
Use bombas com partida e parada suaves.

O golpe de aríete é algo realmente perigoso para um sistema fechado. Ele quebra radiadores, quebra canos. Para evitar problemas, é melhor pensar nas medidas de controle com antecedência. Se tudo já estiver funcionando, mas houver problemas, é mais sensato e fácil instalar compensadores. Sim, eles não são baratos, mas os reparos custam mais.

Fabricantes, características, preços

É melhor comprar um compensador de golpe de aríete de empresas conhecidas. Esta não é a área onde é apropriado salvar. Os mais populares são várias empresas:

Existem outras empresas, mas elas não são tão populares. alguns devido ao superfaturamento, outros não ganharam credibilidade. De qualquer forma, por enquanto.

Informações gerais sobre golpe de aríete

Figura 1. Etapas do golpe de aríete

Quando a válvula é fechada, ocorrem os seguintes processos:

Enquanto a torneira está aberta, o líquido se move pela tubulação do apartamento a uma velocidade de " ν ". Ao mesmo tempo, a pressão no riser e na tubulação do apartamento é a mesma ( p).
Quando a válvula é fechada e o fluxo é desacelerado abruptamente, a energia cinética do fluxo é convertida em trabalho de deformação das paredes do tubo e do líquido. As paredes do tubo são esticadas e o líquido é comprimido, o que leva a um aumento na pressão em uma quantidade ∆p(pressão de choque). A zona na qual ocorreu o aumento de pressão é chamada de zona de compressão da onda de choque, e sua seção extrema é chamada de frente da onda de choque. A frente da onda de choque se propaga em direção ao riser a uma velocidade "c". Aqui gostaria de observar que a hipótese da incompressibilidade da água, adotada nos cálculos hidráulicos, não se aplica neste caso, pois a água real é um líquido compressível com uma taxa de compressão volumétrica de 4,9x10 -10 1/Pa. Ou seja, a uma pressão de 20.400 bar (2.040 MPa), o volume de água cai pela metade.
Quando a frente da onda de choque atingir o riser, todo o líquido na tubulação do apartamento será comprimido e as paredes da tubulação do apartamento serão esticadas.
O volume de líquido no sistema da casa é muito maior do que na fiação do apartamento, portanto, quando a frente da onda de choque atinge o riser, o excesso de pressão do fluido é suavizado pela expansão da seção transversal e ativação do volume total de líquido em o sistema da casa. A pressão na tubulação do apartamento começa a se igualar à pressão do riser. Mas, ao mesmo tempo, a tubulação do apartamento, devido à elasticidade do material da parede, restaura sua seção transversal original, comprimindo o líquido e espremendo-o no riser. A zona de remoção de deformação das paredes da tubulação se estende até a válvula com uma velocidade de " Com».
No momento em que a pressão na tubulação do apartamento for igual à original, assim como a velocidade do fluido, o sentido do fluxo será invertido ("ponto zero").
Agora o líquido na tubulação com uma velocidade de " ν ” tende a “se separar” do guindaste. Existe uma "zona de rarefação de ondas de choque". Nesta zona, a velocidade do fluxo é zero e a pressão do fluido torna-se menor que a inicial, o que leva à compressão das paredes do tubo (redução do diâmetro). A frente da zona de rarefação se move para o riser a uma velocidade de " Com". Com uma vazão inicial significativa, o vácuo no tubo pode levar a uma diminuição da pressão abaixo da atmosférica, bem como à violação da continuidade do fluxo (cavitação). Nesse caso, uma bolha de cavitação aparece na tubulação próxima à válvula, cujo colapso leva ao fato de que a pressão do fluido na zona da onda de choque refletida se torna maior que o mesmo indicador na onda de choque direta.
Quando a frente de compressão da onda de choque do riser é atingida, a velocidade do fluxo na tubulação do apartamento é zero e a pressão do líquido é menor que a inicial e menor que a pressão no riser. As paredes da tubulação são comprimidas.
A diferença de pressão entre o líquido no riser e a tubulação do apartamento faz com que o líquido entre na tubulação do apartamento e iguale as pressões ao valor original. Nesse sentido, as paredes do tubo também começam a adquirir sua forma original. Assim, uma onda de choque refletida é formada e os ciclos são repetidos novamente até a extinção completa. Nesse caso, o intervalo de tempo durante o qual passam todos os estágios e ciclos de choque hidráulico não excede, em regra, 0,001–0,06 s. O número de ciclos pode ser diferente e depende das características do sistema.

Sobre arroz. 2 as etapas do golpe de aríete são mostradas graficamente.

Arroz. 2. Gráficos de variação de pressão durante o choque hidráulico.

agendar em arroz. 2a mostra o desenvolvimento de choque hidráulico quando a pressão do líquido na zona de descarga da onda de choque não cai abaixo da pressão atmosférica (linha 0).

Variedades de choques hidráulicos e provisões básicas de projeto

T 3 ≤ 2L/c,

Δp = ρ ν s, Pa,

Onde ρ – densidade do líquido transportado, kg/m 3 ; ν é a velocidade do fluido transportado até o momento da frenagem brusca, m/s; Comé a velocidade de propagação da onda de choque, m/s.

Por sua vez, a velocidade de propagação da onda de choque c é determinada pela fórmula:

Tabela 1. Características dos líquidos

Tabela 2. Características dos materiais das paredes dos tubos

Tabela 3. Aumento de pressão durante o golpe de aríete a uma velocidade de fluxo de 3 m/s

Material e dimensões do tubo	Velocidade da onda de choque, m/s	Δp, bar
Polímero metálico






Polietileno







polipropileno



















Aço (tubos normais VGP)

Com golpe de aríete indireto, o aumento de pressão é calculado pela fórmula:

Tabela 4. O comprimento da seção de impacto direto para válvulas de corte de água

Possíveis consequências de choques hidráulicos

Choques hidráulicos recorrentes periódicos na tubulação do apartamento podem causar os seguintes problemas:

Arroz. 3. Entrada de água no mecanismo de contagem do hidrômetro como resultado da extrusão da junta

Arroz. 4. Danos característicos no manômetro por golpe de aríete

Arroz. 5. Violação da conexão de crimpagem MPT como resultado do impacto do golpe de aríete

Arroz. 6. Destruição por cavitação da superfície interna do surto na frente da válvula solenóide

Arroz. 7. Tubo de polipropileno multicamada afetado por golpe de aríete

Arroz. 8. Tubo de metal-polímero "colapsado"

Tabela 5. Dependência do ponto de ebulição da água na pressão

Se, por exemplo, água quente com temperatura de 70 ° C entrar na tubulação do apartamento e na zona de rarefação do golpe de aríete a pressão cair para um valor absoluto de 0,3 atm, então nesta zona a água se transformará em vapor . Levando em consideração que o volume de vapor em condições normais é quase 1200 vezes maior que o volume da mesma massa de água, é de se esperar que esse fenômeno possa levar a um aumento ainda maior da pressão na zona de compressão da onda de choque.

Métodos de proteção contra golpe de aríete em sistemas de apartamentos

Arroz. 9. Tipos de amortecedores hidráulicos

Parâmetros de mola para compensadores de mola são encontrados na expressão:

onde D pr é o diâmetro médio da mola, I é o número de voltas da mola, G é o módulo de cisalhamento, F to é a força final que atua na mola, F 0 é a força inicial que atua na mola.

Existe uma opinião entre os projetistas e instaladores de que as válvulas de retenção e os redutores de pressão também têm a capacidade de absorver o golpe de aríete.

Os redutores de pressão de membrana têm a capacidade de absorver parcialmente a energia dos golpes de aríete, mas são projetados para efeitos de força completamente diferentes; portanto, o trabalho para amortecer golpes de aríete frequentes os desabilitará rapidamente. Além disso, um fechamento brusco da caixa de engrenagens durante uma onda de choque leva, como no caso de uma válvula anti-retorno, à ocorrência de uma onda de choque na área até a caixa de engrenagens, que não é protegida por uma membrana.

Absorvedor de golpe de aríete VT.CAR19

Arroz. 10. Amortecedor de golpe de aríete VALTEC VT.CAR19

Fig.11. Construção do absorvedor VALTEC VT.CAR19

As características técnicas e dimensões gerais do absorvedor são dadas em aba. 6.

Tabela 6. Especificações do VALTEC VT.CAR19

Nome da característica		Significado
volume de trabalho
Configuração de fábrica da pré-pressão da câmara de ar
Pressão máxima durante golpe de aríete

Pressão operacional máxima na tubulação protegida do apartamento
Faixa de temperatura média

Dimensões (ver esboço):
H - altura
O - diâmetro
G - fio de ligação
Material:
	Aço inoxidável AISI 304L
Membrana

, bar.

A relação Ewater/Est para tubulações feitas de diferentes materiais é tomada de acordo com aba. 2.

∆P = β t Δt/β v \u003d 0,00015 (25 - 5) / 4,9 10 -9 \u003d 61,2 bar.

Tabela 7. Comprimento máximo de dutos protegidos da expansão térmica (em ΔТ = 20°C)

Arroz. 12. Instalação de absorvedores diretamente na frente dos dispositivos protegidos

Tabela 8. Comprimento de seções de dutos protegidos por um extintor

Arroz. 13. Unidade de abastecimento de água do apartamento DSK-1

O golpe de aríete é um aumento súbito de pressão em uma tubulação causado por uma rápida mudança na vazão de água. O golpe de aríete positivo ocorre devido ao fechamento abrupto da válvula e o golpe de aríete negativo ocorre devido à abertura abrupta. Golpe de aríete positivo é muito indesejável para sistemas de aquecimento e abastecimento de água.

As consequências podem ser - rachaduras nos canos, falha da bomba, trocador de calor, medidor de água, manômetro e outros equipamentos de pressão e, claro, interrupção do fornecimento de água e calor para a casa, inundação dos vizinhos no apartamento de os andares inferiores. O pior de tudo é a ruptura do gasoduto. A exposição constante ao choque pode levar à despressurização até mesmo de um novo abastecimento de água.

Causas do golpe de aríete

Fechamento/abertura abrupta de válvulas
A presença de ar nas tubulações (é necessário sangrar o ar do sistema)
Interrupções na operação ou falha da bomba
Erros de instalação do sistema

Em um sistema moderno, em vez de válvulas rosqueadas, que permitem um fechamento suave do fluxo de água, eles usam com mais frequência válvulas de esfera, que se sobrepõem nitidamente ao sistema. Eles são convenientes e confiáveis em uso, mas o número de golpes de aríete aumenta com seu uso no sistema.

Se o sistema de abastecimento de água não estiver instalado corretamente, o golpe de aríete também pode ocorrer usando válvulas. A principal razão - transições nítidas no diâmetro do tubo. Quando um líquido se move sob pressão por um tubo de grande diâmetro e atinge o local onde o tubo "estreita" - isso também pode causar problemas, pois qualquer obstáculo no caminho de um líquido que se move a uma velocidade altera seu volume e, consequentemente, a pressão. Isso também se aplica a curvas fechadas e curvas de oleoduto. Tubulações com um diâmetro de tubo de até 100 mm e fiação em longas distâncias são as menos protegidas de tal impacto.

O golpe de aríete também ocorre devido à formação de vazios de ar, especialmente em uma curva de tubo.

A figura abaixo mostra claramente o que acontece com o cano quando a torneira é fechada abruptamente - golpe de aríete:

Formas de prevenir o golpe de aríete

Você pode proteger o sistema de abastecimento de água de uma casa ou apartamento de diferentes maneiras:

Primeiro, você precisa inspecionar todo o sistema quanto a vazamentos e adequação geral ao uso, o grau de desgaste do tubo. Os tubos antigos devem ser substituídos por novos. A confiabilidade do sistema depende da qualidade dos materiais e da instalação adequada.
Instalação de válvulas do tipo válvula. Feche a torneira com cuidado para que a pressão no sistema de abastecimento de água se iguale suavemente.
Usando tubos maiores . Escolha um diâmetro de tubo superior a 100 mm. Quanto maior o diâmetro dos tubos, menor a vazão de água e, consequentemente, o golpe de aríete.
Evite tubos longos e sem curvas acentuadas para evitar bolsas de ar.
Evite mudanças bruscas de temperatura na tubulação de água. Ao projetar uma casa, deve-se levar em consideração que os canos vão para os locais e cômodos onde a diferença de temperatura será mínima. Faça o isolamento do tubo.
Sempre tome medidas preventivas:

Verifique o funcionamento do grupo de segurança: manômetro, respiro, válvula de segurança.
Verifique regularmente o estado dos filtros que retêm areia e ferrugem.

Use equipamento compensatório.

Compensadores e amortecedores de golpe de aríete- dispositivos especiais que são capazes de absorver uma parte do líquido do sistema geral quando a pressão aumenta, reduzindo-a desta forma.

Se a sua casa é abastecida com água de uma fonte autónoma através de equipamento de bombagem, então use acumulador hidráulico. faz parte estações de bombeamento e é um tanque com membrana de borracha, onde, durante um golpe de aríete, será descarregado o excesso de água até a normalização da pressão do sistema. Um pressostato é um elemento que não o salvará do golpe de aríete, mas desligará a bomba quando você fechar a torneira e a pressão ultrapassar um determinado valor. Neste caso, deve-se ter em mente que a bomba não desligará instantaneamente. Use uma bomba com um conversor de frequência que regule automaticamente o seu funcionamento e assegure um arranque e uma paragem suaves. Exclui-se um aumento acentuado da pressão no sistema, que leva ao golpe de aríete.

Como amortecedor, você pode usar um tubo de plástico elástico ou borracha reforçada resistente ao calor, que amortecerá a energia do golpe de aríete.

Os mais vulneráveis a choques hidráulicos são tubulações longas, por exemplo, piso aquecido. Para proteger esse sistema, ele é equipado com uma válvula termostática.

Termostato com super proteção. Às vezes, um termostato com proteção especial contra golpe de aríete é usado. Tais dispositivos possuem um mecanismo de mola instalado entre a válvula e a cabeça térmica. Com excesso de pressão, a mola é acionada e não permite que a válvula feche completamente, assim que a força do golpe de aríete diminui, a válvula fecha suavemente. Instale esse termostato estritamente na direção da seta no alojamento.

Esquema do dispositivo compensador de choque hidráulico

Os diagramas acima mostram exemplos de como instalar corretamente as juntas de dilatação. Podem ser montados na horizontal ou na vertical, em colectores de água fria e quente ou em qualquer troço da conduta que conduza ao ponto final de consumo de água.

Aqui é necessário atentar para o fato de que a estagnação da água na entrada do compensador não deve ser permitida, caso contrário, as bactérias podem começar a se multiplicar no sistema. Portanto, a instrução não permite sua instalação no topo do riser.

Segundo as estatísticas, mais da metade dos acidentes em oleodutos não se deve à corrosão ou à fadiga do material. A causa deles é o golpe de aríete no sistema de abastecimento de água. Mas eles podem ser completamente evitados se você montar imediatamente o sistema de acordo com todas as regras e equipá-lo com dispositivos especiais que amortecem a onda de choque.

As medidas de proteção listadas acima serão mais eficazes se forem aplicadas de maneira complexa, sendo sempre possível neutralizar as consequências desagradáveis do golpe de aríete e prolongar a vida útil dos canos e eletrodomésticos.