O roteiro da Experiência 09 – Golpe de Aríete do Laboratório de Hidráulica da UFPB tem como objetivo principal evidenciar o funcionamento de um Carneiro Hidráulico, em níveis diferentes de altura na tubulação, analisando a variação gradual do efeito de “Golpe de Aríete” no interior do conduto.
1. Objetivo:
Estudar o desempenho de um carneiro hidráulico operando sob diferentes relações de altura, analisando seu funcionamento e eficiência.
2. Base Teórica:
Definição do carneiro hidráulico: Dispositivo que utiliza o golpe de aríete para bombear água, aproveitando a energia potencial do próprio líquido sem necessidade de energia externa.
Golpe de aríete: Fenômeno transitório em condutos fechados, caracterizado por uma rápida variação de pressão causada por mudanças súbitas na velocidade do escoamento, como o fechamento brusco de uma válvula.
Aproveitamento controlado do golpe: No carneiro hidráulico, o golpe de aríete é provocado e controlado para gerar uma sobrepressão capaz de impulsionar parte da água para um ponto mais elevado.
Rendimento total (ηt): Relação entre a potência extraída (γqh) e a potência fornecida (γQH), dependente da relação de alturas h/Hh.
Rendimento volumétrico (ηv): Relação entre a vazão recalcada e a vazão aduzida, considerando as perdas de vazão (q′).
3. Equipamentos:
Reservatório de adução (RA): Com visor de nível para controle da altura de adução.
Reservatório de recalque (RR): Recebe a água bombeada pelo carneiro.
Tanque de medição de vazão recalcada (T): Com visor de nível e constante de aferição k=3,89k = 3,89k=3,89.
Tanque de medição de vazão perdida (T’): Com visor de nível e constante de aferição k′=8,40k’ = 8,40k′=8,40.
Tubulação de adução (TA): Diâmetro nominal de 3/4″, com válvula de gaveta (V3) na entrada do carneiro.
Tubulação de recalque (TR): Diâmetro nominal de 3/8″.
Carneiro hidráulico: Marca Marumbi, modelo nº 2.
Válvula de pulsação (VP): Controla o golpe de aríete.
Válvulas V1, V2, V, V’: Controle de fluxo e drenos dos tanques.
Cronômetro: Para medir o tempo de coleta de volumes.
Visores de nível(Tubulação com Régua Métrica): Acoplados aos tanques para leitura das variações de altura da água.
4. Procedimento:
Encher o reservatório de adução (R1): Abrir a válvula V1 até que a água extravase pelo tubo de escape (TE), garantindo que o sistema esteja totalmente abastecido para iniciar o experimento.
Iniciar o funcionamento do carneiro hidráulico: Abrir a válvula V3 e acionar manualmente a válvula de pulsação (VP) repetidas vezes até que ela opere sozinha em ciclos regulares.
Medir a frequência de pulsação: Contar o número de batidas da válvula de pulsação durante um minuto, para registrar a frequência com que o golpe de aríete ocorre.
Coletar volumes para medição de vazões: Fechar os drenos dos tanques, iniciar a coleta de água e acionar o cronômetro quando o nível atingir 10 cm, registrando simultaneamente as alturas nos dois tanques até o tanque maior quase encher.
Esvaziar os tanques de medição: Fechar a válvula V3 e abrir os drenos dos dois tanques para liberar toda a água antes da próxima medição.
Repetir o teste com diferentes cursos da válvula: Ajustar a porca de regulagem da válvula de pulsação para dois outros cursos e repetir as etapas de funcionamento, medição e esvaziamento.
5. Resultados Esperados:
Vazão recalcada (q) – Determinar o volume de água efetivamente bombeado pelo carneiro hidráulico.
Vazão perdida (q′) – Quantificar a parcela de água descartada pelo sistema durante o funcionamento.
Vazão aduzida (Q) – Calcular o volume total de água que chega ao carneiro, somando a recalcada e a perdida.
Rendimento total (ηt) – Avaliar a relação entre a potência hidráulica extraída e a fornecida, para cada condição testada.
Rendimento volumétrico (ηv) – Medir a eficiência volumétrica considerando as perdas de vazão.
6. Discussão e Conclusão:
O experimento permitirá avaliar a influência da relação de alturas e da frequência de pulsação nos rendimentos total e volumétrico do carneiro hidráulico, bem como identificar as principais perdas do sistema. A análise futura possibilitará discutir as limitações operacionais, possíveis fontes de erro e a aplicabilidade prática do equipamento em diferentes condições de bombeamento.
