Que é o golpe de ariete?
Golpe de ariete ou choque hidráulico é un fenómeno que pode entenderse como a colisión súbita dunha masa sólida en movemento rápido co sistema de tuberías con calquera obstrución que poida ser unha curva, válvula, etc. Así, o golpe de ariete defínese como un aumento súbito da presión debido a un obstáculo no movemento ou cambio de dirección do fluido.
Exemplo: Ocorre durante a carga ou aquecemento dunha liña de vapor máis longa durante a operación inicial de arranque e tamén debido á mezcla de vapor e condensado. O golpe de ariete é algo que ocorre na maioría das veces consciente ou inconscientemente na nosa vida cotiá - cando abrimos e pechamos de súpeto o grifo de auga no baño mentres nos damos un banho resulta en un golpe de ariete. (acto de abrir/pechar a válvula do chuveiro moi rapidamente).
Concepto malentendido sobre o golpe de ariete
Muitos fenómenos termohidráulicos, como os indicados na táboa, adoitan caracterizarse erróneamente como golpes de ariete. Os danos resultantes destas ocurrencias inclúen choques hidráulicos e térmicos. O golpe de ariete ocorre principalmente debido á falta de conciencia e prácticas inadecuadas de operación e mantemento. No caso do golpe de ariete, o proverbio "é mellor prevenir que curar" é verdadeiro.
Fenómeno termodinámico |
Localización da ocurrencia |
Golpe de ariete |
En tuberías de vapor e cabezas |
Pistón de auga (ondas horizontais inestables) |
Tanque de almacenamento (como Desaerador) |
Condensación e choque de evaporación instantánea |
En Desaeradores |
Inducción de auga, distorsión do rotor ou carcasa |
En turbinas de vapor e tubería de vapor |
Ocorrência do golpe de ariete
Cando o vapor abandona a caldera, ten que percorrer unha distancia antes de chegar ao punto de uso (turbinas de vapor ou calquera outro intercambiador de calor) e durante o proceso de viaxe o vapor comeza a perder calor. Como resultado, o vapor nas tuberías comeza a condensarse. Durante o arranque da planta, a taxa de formación de condensado (formado por gotas de auga) é moi alta, xa que o sistema completo está a iniciar desde frío ou arranque a frío.
Durante a operación, estas gotas de condensado comezan a acumularse ao longo da rede de tuberías de vapor, formando así unha masa sólida de condensado como se mostra na imaxe dada
A condensación resulta na formación de gotas de auga. Gradualmente, o condensado comeza a acumularse ao longo da tubería e forma unha masa sólida. Cando esta masa encontra algúns obstáculos como orificio, válvula ou curva, estes obstáculos provocarán unha parada súbita e inesperada da masa sólida. Durante este proceso, a enerxía cinética da masa sólida cambia a enerxía de presión e a rede de tuberías ten que lidar con iso.
Impacto do golpe de ariete
É necesario comprender o impacto serio do golpe de ariete nos equipos utilizados nas plantas. O exemplo dado a continuación explica claramente a natureza destructiva do golpe de ariete:
Para vapor saturado, a velocidade recomendada é de 25 a 35 metros por segundo
Para auga nunha rede de tuberías, a velocidade recomendada é de 2 a 3 metros por segundo
Cando ocorre o golpe de ariete, a massa de condensado é arrastrada polo vapor, e así a masa de auga viaxa a unha velocidade igual á do vapor, que é dez veces maior que a velocidade do auga. Polo tanto, o golpe de ariete está sempre asociado a presións moi altas.
Factores que axudan a evitar o golpe de ariete
O sistema de vapor é moi complexo e dinámico, polo que evitar o golpe de ariete é unha tarefa desafiadora. Pero coa axuda das seguintes prácticas de xinieiría, a súa ocorrência pode superarse facilmente adoptando:
Debe proporcionarse unha adecuada inclinación nas liñas de vapor na dirección do fluxo.
Instalación de trampas de vapor a intervalos regulares e, ademais, nos puntos máis baixos. A instalación de trampas de vapor nos puntos máis baixos asegura a eliminación do condensado do sistema.
O afundamento das tuberías resulta na formación de condensado na rede de tuberías e pode aumentar as posibilidades de golpe de ariete. Así, as tuberías de vapor deben estar adequadamente soportadas para evitar calquera afundamento.
Son necesarios procedimentos de arranque estándar para o arranque a frío da planta. Os operadores deben estar adequadamente formados para xestionar a apertura lenta da válvula de isolamento.
Adequada dimensión dos bolsillos de drenaxe, para asegurar que o condensado non debe saltar ou pasar facilmente. O propósito do bolso de drenaxe non debe ser derrotado para recoller todo o condensado e pasalo a través da trampa.
O tipo de reductores debe ser excêntrico en lugar de reductores concéntricos.
Golpe de ariete nas centrais eléctricas
Golpe de ariete ocorre cando o auga, acelerado pola presión do vapor ou un vacío de baixa presión, é detido de súpeto por impacto nunha válvula ou unha conexión, como unha curva ou un tee, ou nunha superficie de tubería. As velocidades de auga poden ser moito maiores que a velocidade normal do vapor na tubería, especialmente cando o golpe de ariete ocorre no arranque.
Cando estas velocidades son destruídas polo impacto, a enerxía cinética no auga convértese en enerxía de presión, e aplícase un choque de presión ao obstáculo. Nos casos leves, hai ruído e quizais movemento da tubería.
Nos casos máis graves, lleduc a fractura da tubería ou das conexiones con efecto case explosivo e consecuente fuga de vapor vivo na fractura. A fractura de tuberías ou componentes do sistema de vapor pode propulsar fragmentos que poden causar lesións ou perda de vidas.
