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Como calcular a força do golpe de aríete

Atualizado em 17 abril, 2017

O golpe de aríete é uma onda de pressão que acontece quando um fluido é forçado subitamente a mudar de direção. Esse efeito é comum em tubos, quando uma válvula é fechada muito rapidamente. A equação do golpe de aríete usa a pressão de entrada, velocidade do fluxo, variação do tempo e comprimento do tubo para calcular a variação de pressão. A variação de pressão é então dada pelo cálculo (0,07 x V x I/ t) + P, onde "V" é a velocidade do fluido, "I" é o comprimento do tubo, "t" é o tempo de fechamento da válvula e "P" é a pressão inicial do fluido.

Instruções

Os tubos precisam ser projetados para suportar o golpe de aríete (pipe fitting image by Joann Cooper from Fotolia.com)
  1. Calcule ou meça a velocidade do fluido; esse valor deve ser medido ou convertido para metros por segundo. Você pode calcular a velocidade da água usando um tubo de Pitot e usando a equação V = (2 x P x p)^(1/2), onde "P" é a variação de pressão no tubo de Pitot, "p" é a densidade do fluido e "V" é a velocidade do fluido (um tubo de Pitot é um instrumento utilizado para medir a velocidade de fluidos).

  2. Meça o comprimento do tubo, no sentido do fluxo, a partir do ponto no qual a válvula será fechada, em metros.

  3. Meça a pressão de entrada do fluido em quilogramas por metro ao quadrado. Isso pode ser feito usando um medidor de pressão do tipo pistão, que se parece com um medidor de pressão de pneus, se o tubo tiver uma válvula de alívio. Um tubo que tenha um medidor Bourdon também fornecerá uma medição de pressão.

  4. Meça o tempo de fechamento completo da válvula, em segundos.

  5. Resolva a função da variação de pressão utilizando a equação (0,07 x V x l / t) + P, onde "V" é a velocidade do fluido, "I" é o comprimento do tubo, "t" é o tempo de fechamento da válvula e "P" é a pressão inicial do fluido. Por exemplo, a água que passa por um tubo de PVC de 5 metros a 60 quilogramas por metro ao quadrado e 5 metros por segundo e é interrompida em 0,5 segundo por uma válvula irá causar um golpe de aríete de (0,07 x 5 x 5)/0,5 + 60 = 63,5 kgs/m^2.

Dicas

  • Alternativamente, utilize a equação de Joukowski multiplicando a densidade do fluido pela velocidade do som no fluido pela variação da velocidade. Isso fornecerá a variação de pressão.

O que você precisa

  • Calculadora
  • Fita métrica
  • Cronômetro
  • Tubo de Pitot
  • Medidor de pressão Bourdon
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