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Golpe de Aríete: O Mecanismo

O golpe de aríete gerado em sistemas de vapor e recuperação de condensado é geralmente classificado em duas categorias principais:

– causado por pancadas de condensado em alta velocidade nas tubulações, etc.
– causado pela condensação súbita de vapor, que produz paredes de condensado que colidem entre si

Golpe de Aríete causado por condensado em alta velocidade

A perda de calor radiante faz com que o condensado se forme dentro da tubulação de transporte de vapor. O vapor que flui em alta velocidade dentro dessas tubulações leva este condensado adiante e provoca ondulações. A partir dessa turbulência, pesadas porções de condensado começam a se formar gradualmente e são transportadas junto com o vapor. Isso é semelhante às altas ondas formadas por ventos muito fortes.

Nesse caso, o golpe de aríete ocorre quando essas pesadas porções de condensado colidem com uma curva ou válvula ao passarem pelas tubulações.

Golpe de Aríete causado pela condensação súbita de vapor

Quando o vapor perde seu calor, transforma-se em condensado, cujo volume específico é mais de 1000 vezes menor do que o do vapor. Então, quando o vapor entra em contato com o condensado mais frio e se condensa, seu volume é instantaneamente reduzido a quase nada.

Durante o processo de condensação, o espaço ocupado pelo vapor momentaneamente torna-se um vácuo e o condensado no interior das tubulações direciona-se a esse vácuo. Essa é a segunda forma de golpe de aríete, que ocorre quando essas paredes emergentes de condensado colidem entre si.

Em suma, é perigoso para as tubulações conter uma mistura de condensado frio e vapor. Essa é a norma, entretanto, em tubulações de recuperação de condensado e sistemas similares, que torna esta forma de golpe de aríete difícil de ser solucionada.

Note que este tipo de golpe de aríete não se limita a sistemas de recuperação de condensado, mas também ocorre em linhas de distribuição de vapor e em equipamentos que utilizam vapor.

Impactos potentes podem ocorrer em ambos os tipos de golpe de aríete acima mencionados, no entanto, esses impactos ocorrem com frequência muito maior no segundo caso.

Assista: Water Hammer Demonstration by TLV
O vídeo acima, é imagem real capturada pela TLV de um golpe de aríete induzido por vapor ocorrendo em uma tubulação transparente de retorno de condensado. Esse tipo de golpe de aríete pode acontecer quando bolsões de vapor causam colapsos em linhas de recuperação de condensado.

Como a temperatura do condensado afeta o golpe de aríete?

Antes, acreditava-se que quanto menor a temperatura do condensado, maior seria o golpe de aríete resultante. No entanto, experimentos realizados na TLV revelaram um fato surpreendente. Foi descoberto que os impactos mais graves do golpe de aríete ocorrem quando o condensado está a uma temperatura ligeiramente mais baixa do que a do vapor.

Mais especificamente, a uma temperatura de vapor de 100 °C, verificou-se que o condensado entre 70°C e 80°C causou um golpe de aríete em uma escala maior do que o condensado entre 50°C e 60°C.

Na verdade, o impacto causado por golpe de aríete pode ser matematicamente calculado, e os resultados de tais cálculos mostram uma forte relação entre a intensidade do golpe de aríete e o volume do vapor em condensação (= chamado de “bolsões de vapor”).

Dê uma olhada mais atenta no gráfico, três zonas de temperaturas de condensação podem ser identificados:

– No lado esquerdo do gráfico, o vapor entra em contato com o condensado frio e condensa imediatamente. Neste caso, a condensação ocorre na escala de bolhas de vapor pequenas e grandes “bolsões de vapor ‘, portanto, desta forma ocorre pequenos golpes de aríete.
– A seção do meio é de maior preocupação. Devido à diferença de temperatura relativamente pequena de 20-30 ° C entre o condensado e vapor, o vapor não condensa tudo de uma vez, mas gradualmente. Como o processo de condensação ocorre lentamente, vai chegar ao ponto onde de repente todo vapor se condensa. O atraso entre o momento em que o vapor entra em contato com o condensado e o tempo que de repente se condensa é o que permite a formação de bolsões maior de vapor, portanto o golpe de aríete é maior.
– No lado direito do gráfico, o vapor entra em contato com o condensado na mesma temperatura. Neste caso, não condensa instantaneamente, portanto o golpe de aríete não ocorre. Isso pode ser confirmado pelo fato de que o golpe de aríete não aparecerá na saída de um purgador de vapor onde o condensado saturado coexiste com o vapor flash à mesma temperatura.

Sabemos que o condensado entre 70 º C e 80 º C provoca um aumento no tamanho dos “bolsões de vapor” , e com isto, o golpe de aríete mais severo. Então, o que desencadeia o processo? Descubra na golpe de aríete: Causa e Localização.