Què és el golpe d'aigua?
Cotxe d'aigua o xoc hidràulic és un fenomen que es pot entendre com una col·lisió abrupta d'un sòlid en moviment ràpid amb el sistema de tubatges, amb qualsevol obstrucció que pugui ser una corba, una válvula, etc. Així, el cotxe d'aigua es defineix com un augment súbit de la pressió degut a l'obstrucció del moviment del fluid o al canvi de direcció.
Exemple: Això passa durant la càrrega o el calentament d'una línia de vapor llarga durant l'operació inicial de start-up i també per la mescla de vapor i condensat. El cotxe d'aigua és un fenomen que succeeix sovint, conscientment i inconscientment, en la nostra vida quotidiana – quan obrirem i tancarem de sobte el grif de l'aigua al bany mentre ens duchem, resulta en un cotxe d'aigua. (acte de girar molt de pressa el grif de la dutxa).
Concepte malinterpretat sobre el cotxe d'aigua
Molts fenòmens termo-hidràulics, com els que es mostren a la taula, sovint es caracteritzen erròniament com a cotxes d'aigua. Les conseqüències dels incidents inclouen xocs com els hidràulics i tèrmics. El cotxe d'aigua succeeix principalment per falta de coneixement i pràctiques inadequades d'operació i manteniment. En el cas del cotxe d'aigua, el proverbial "millor és prevenir que curar" és cert.
Fenòmen termodinàmic |
Lloc d'ocurrència |
Cotxe d'aigua |
En tubatges de vapor i caps |
Pistó d'aigua (ones horitzontals inestables) |
Tanc de magatzem (com un desaerador) |
Condensació i evaporació flash |
En desaeradors |
Inducció d'aigua, distorsió del rotor o la carcassa |
En turbina de vapor i tubatge de vapor |
Ocurrència del cotxe d'aigua
Quan el vapor surt de la caldera, ha de recórrer una distància abans d'arribar al punt d'ús (turbina de vapor o qualsevol altre intercanviador de calor) i, durant el procés de viatge, el vapor comença a perdre calor. Com a resultat, el vapor al tub comença a condensar-se. Durant l'inici de la planta, la velocitat de formació de condensat (format per gotes d'aigua) és molt alta, ja que tot el sistema està iniciant-se des de fred o des d'un arrancament a fred.
Durant l'operació, aquestes gotes de condensat comencen a acumular-se al llarg de la xarxa de tubatges de vapor, formant així un tronc sòlid de condensat com es mostra a la imatge donada
La condensació resulta en la formació de gotes d'aigua. Gradualment, el condensat comença a acumular-se al llarg de la longitud del tub i forma un tronc sòlid. Quan aquest tronc troba alguna obstrucció com un orifici, una válvula o una corba, aquestes obstruccions resulten en una parada súbita del tronc sòlid inesperada. Durante aquest procés, l'energia cinètica del tronc sòlid es converteix en energia de pressió i la xarxa de tubs ha de fer front a això.
Impacte del cotxe d'aigua
És necessari entendre l'impacte seriós del cotxe d'aigua en els equips utilitzats a les plantes. L'exemple següent explica clarament la naturalesa destructiva del cotxe d'aigua:
Per a vapor saturat, la velocitat recomanada és de 25 a 35 metres per segon
Per a l'aigua en una xarxa de tubs, la velocitat recomanada és de 2 a 3 metres per segon
Quan ocorre el cotxe d'aigua, el tronc de condensat és arrossegat pel vapor i, així, el tronc d'aigua viatja amb una velocitat igual a la del vapor, que és deu vegades més ràpida que la velocitat de l'aigua. Així, el cotxe d'aigua sempre s'associa amb una pressió molt alta.
Factors que ajuden a evitar el cotxe d'aigua
El sistema de vapor és molt complex i dinàmic, per tant, evitar el cotxe d'aigua és una tasca complicada. Però, amb l'ajuda de les millors pràctiques d'enginyeria, la seva ocurrència es pot superar fàcilment adoptant:
S'ha de proporcionar la inclinació adequada en les línies de vapor en la direcció del flux.
Instal·lació de trampes de vapor a intervals regulars i això, a més, als punts més baixos. La instal·lació de les trampes de vapor als punts més baixos assegura la eliminació del condensat del sistema.
La pendulació dels tubs resulta en la formació de condensat a la xarxa de tubatges i pot incrementar les possibilitats de cotxes d'aigua. Així, els tubs de vapor haurien de ser adequadament suportats per evitar qualsevol pendulació.
Són necessàries procedures d'arrancada estàndard per a l'arrancada a fred de la planta. Els operadors haurien de ser adequadament formats per prendre's cura de l'obertura de la válvula d'isolació lentament.
S'ha de dimensionar correctament els pockets de drenatge per assegurar que el condensat no salti ni ho passe faciment. El propòsit del pocket de drenatge no hauria de ser derrotat per recollir tot el condensat i passar-lo a través de la trampa.
El tipus de reductors hauria de ser excèntric en lloc de reductors còncavos.
Cotxe d'aigua en les centrals elèctriques
Cotxe d'aigua ocorre quan l'aigua, accelerada per la pressió del vapor o per un buit de pressió baixa, es para de sobte per impacte en una válvula o accessoris, com una corba o un tee, o en la superfície d'un tub. Les velocitats de l'aigua poden ser molt més altes que la velocitat normal del vapor al tub, especialment quan el cotxe d'aigua ocorre durant l'arrancada.
Quan aquestes velocitats són destruïdes per l'impacte, l'energia cinètica de l'aigua es converteix en energia de pressió, i s'aplica un xoc de pressió a l'obstrucció. En casos lleus, hi ha soroll i possiblement moviment del tub.
Els casos més severes porten a la fractura del tub o accessoris amb un efecte gairebé explosiu i, en conseqüència, l'escapament de vapor viu a la fractura. La fractura de tubs o components del sistema de vapor pot proppulsar fragments que poden causar ferides o pèrdua de vides.
