Aplicações
Estações de bombagem e condutas elevatórias
Protecção contra golpe de aríete, controlo de bombas e válvulas de retenção para condutas elevatórias.
As condutas ascendentes apresentam algumas das condições hidráulicas mais exigentes nas infra-estruturas de água. O acionamento de bombas, o fecho rápido de válvulas e a separação de colunas podem gerar transientes de pressão que são muitas vezes superiores à pressão de trabalho em estado estacionário. Acertar na estratégia de proteção na fase de projeto é muito menos dispendioso do que lidar com as consequências de uma falha por sobretensão.
Visão geral
Uma conduta ascendente é definida pelo facto de ter de trabalhar contra a gravidade. Quando uma bomba dispara, a coluna de água desacelera e depois inverte. A taxa a que a coluna inverte e a resposta da válvula de retenção a essa inversão determinam se o sistema sofre um transiente de pressão controlável ou um abalo prejudicial. Em condutas longas e instalações de altura elevada, a diferença entre um sistema bem protegido e um sistema mal protegido pode significar a diferença entre décadas de funcionamento fiável e falhas repetidas na tubagem.
O problema do surto
A sobrepressão numa conduta ascendente pode exceder a pressão nominal de trabalho da conduta por um fator de dois ou mais em casos graves. As principais causas são o disparo da bomba sem proteção adequada do lado da descarga, o fecho rápido das válvulas de isolamento e a separação da coluna em pontos altos onde se forma vácuo durante a desaceleração da bomba. Uma análise hidráulica transitória identificará as pressões de pico em cada ponto ao longo do perfil principal e determinará qual a combinação de medidas de proteção necessária para as colocar dentro de limites aceitáveis.
Válvulas de retenção sem batente
Uma válvula de retenção anti-bloqueio com mola fecha antes de se ter desenvolvido um caudal inverso significativo, eliminando o bloqueio que ocorre quando um disco de retenção oscilante convencional é apanhado pelo caudal inverso e depois cai sobre a sede. Para condutas até DN350, os modelos compactos axiais com mola encaixam num carretel flangeado standard e não requerem tubagem ou controlos externos. Para condutas maiores, de DN400 a DN1200, as válvulas de retenção de bico de fluxo axial proporcionam o mesmo desempenho sem colisão com a perda de pressão mais baixa de qualquer geometria de válvula de retenção, o que é uma consideração importante em condutas longas onde os custos de bombagem são significativos.
Válvulas de controlo da bomba
Uma válvula de controlo da bomba hidráulica na descarga da bomba proporciona um fecho em duas fases: rápido nos primeiros 80 a 90 por cento do percurso para parar rapidamente o fluxo inverso, e lento na parte final para parar a coluna de forma controlada e limitar o aumento da pressão a níveis controláveis. A taxa de fecho lento é definida através do ajuste de uma válvula de agulha no circuito piloto e pode ser reajustada durante a entrada em funcionamento ou à medida que as condições de funcionamento se alteram. Nas estações elevatórias em que a bomba arranca contra uma conduta principal pressurizada a jusante, a mesma válvula proporciona uma sequência de abertura controlada para evitar o pico de arranque.
Descarga de ar em condutas ascendentes
As bolsas de ar nos pontos altos das condutas ascendentes são uma causa direta da separação das colunas durante a desaceleração da bomba. O ar que entra na conduta durante a colocação em funcionamento ou através de fugas nas juntas acumula-se nos pontos altos e reduz a área efectiva da secção transversal disponível para o fluxo. As válvulas de libertação de ar combinadas anti-choque devem ser instaladas em todos os pontos altos do perfil. O seu mecanismo de agulha ajustável controla a taxa de reentrada quando a água chega à válvula, evitando o pico de pressão que de outra forma ocorreria quando o flutuador se fecha contra uma frente de água de fluxo total.
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