Il colpo d'ariete nelle tubazioni è un aumento di pressione istantaneo. La differenza è associata a un brusco cambiamento nella velocità del flusso d'acqua. Successivamente, impareremo di più su come si verifica lo shock idraulico nelle tubazioni.
Delusione principale
Il risultato del riempimento di liquido dello spazio sopra il pistone nel motore della configurazione corrispondente (pistone) è erroneamente considerato shock idraulico. Di conseguenza, il pistone non raggiunge il punto morto e inizia a comprimere l'acqua. Questo, a sua volta, porta al guasto del motore. In particolare a rottura dello stelo o biella, rottura dei prigionieri della testata, rottura delle guarnizioni.
Classificazione
Secondo la direzione del picco di pressione, il colpo d'ariete può essere:
- Positivo. In questo caso l'aumento di pressione si verifica a causa di un brusco avviamento della pompa o del blocco della tubazione.
- Negativo. In questo caso si tratta di una caduta di pressione dovuta all'apertura della serranda o allo spegnimento della pompa.
Secondo il tempopropagazione dell'onda e il periodo di chiusura della valvola (o di altre valvole di intercettazione), durante il quale si è formato un colpo d'ariete nelle tubazioni, si divide in:
- Dritto (completo).
- Indiretto (incompleto).
Nel primo caso, il fronte dell'onda formata si muove nella direzione opposta alla direzione originale del flusso d'acqua. L'ulteriore movimento dipenderà dagli elementi della tubazione, che si trovano prima della valvola chiusa. È probabile che il fronte d'onda passi ripetutamente in avanti e indietro. Con un colpo d'ariete incompleto, il flusso non solo può iniziare a muoversi nell' altra direzione, ma può anche passare parzialmente attraverso la valvola se non è completamente chiusa.
Conseguenze
Il più pericoloso è considerato un colpo d'ariete positivo nel sistema di riscaldamento o di approvvigionamento idrico. Se il picco di pressione è troppo alto, la linea potrebbe essere danneggiata. In particolare, sui tubi compaiono crepe longitudinali, che successivamente portano a una spaccatura, una violazione della tenuta delle valvole. A causa di questi guasti, le apparecchiature idrauliche iniziano a guastarsi: scambiatori di calore, pompe. A questo proposito, lo shock idraulico deve essere prevenuto o ridotto. La pressione dell'acqua diventa massima nel processo di decelerazione del flusso quando tutta l'energia cinetica viene trasferita al lavoro di allungamento delle pareti della conduttura e di compressione della colonna di liquido.
Ricerca
Studiò sperimentalmente e teoricamente il fenomeno nel 1899 Nikolai Zhukovsky. Il ricercatore ha identificatocause di shock idraulico. Il fenomeno è dovuto al fatto che nel processo di chiusura della linea attraverso la quale scorre il fluido, o quando questa viene chiusa rapidamente (quando un canale senza uscita è collegato a una fonte di energia idraulica), una forte variazione di pressione e si forma la velocità dell'acqua. Non è tutto il gasdotto allo stesso tempo. Se in questo caso vengono effettuate determinate misurazioni, è possibile rilevare che il cambiamento di velocità si verifica in direzione e intensità e pressione, sia nella direzione di diminuzione che di aumento rispetto a quella iniziale. Tutto ciò significa che nella linea avviene un processo oscillatorio. È caratterizzato da una periodica diminuzione e aumento della pressione. Tutto questo processo è caratterizzato dalla transitorietà ed è causato da deformazioni elastiche del liquido stesso e delle pareti del tubo. Zhukovsky ha dimostrato che la velocità di propagazione di un'onda è direttamente proporzionale alla comprimibilità dell'acqua. Anche la quantità di deformazione delle pareti dei tubi è importante. È determinato dal modulo di elasticità del materiale. La velocità dell'onda dipende anche dal diametro della tubazione. Un improvviso aumento di pressione non può verificarsi in una linea piena di gas, poiché si comprime abbastanza facilmente.
Avanzamento del processo
In un sistema di approvvigionamento idrico autonomo, come una casa di campagna, è possibile utilizzare una pompa da pozzo per creare pressione nella linea. Il colpo d'ariete si verifica quando il consumo di liquidi si interrompe improvvisamente, quando un rubinetto viene chiuso. Un flusso d'acqua che scorreautostrada, incapace di fermarsi all'istante. La colonna di liquido per inerzia va a sbattere contro il "vicolo cieco" dell'impianto idraulico, che si è formato quando il rubinetto è stato chiuso. In questo caso, il relè non salva dal colpo d'ariete. Reagisce solo al picco, spegnendo la pompa dopo che la valvola è chiusa e la pressione supera il valore massimo. L'arresto, come l'arresto del flusso d'acqua, non è immediato.
Esempi
Si può considerare una condotta con una pressione costante e un movimento del fluido di natura costante, in cui una valvola è stata chiusa bruscamente o una saracinesca è stata chiusa improvvisamente. In un sistema di approvvigionamento idrico a fondo pozzo, il colpo d'ariete si verifica in genere quando la valvola di ritegno è superiore al livello dell'acqua statica (9 metri o più) o perde mentre la valvola successiva sopra mantiene la pressione. In entrambi i casi si verifica una scarica parziale. Al successivo avvio della pompa, l'acqua ad alta velocità riempirà il vuoto. Il liquido colpisce la valvola di ritegno chiusa e il flusso sopra di essa, provocando un aumento di pressione. Il risultato è un colpo d'ariete. Contribuisce non solo alla formazione di crepe e alla distruzione delle articolazioni. Quando si verifica un aumento di pressione, la pompa o il motore elettrico (e talvolta entrambi gli elementi contemporaneamente) vengono danneggiati. Questo fenomeno può verificarsi nei sistemi di azionamento idraulico a spostamento positivo quando viene utilizzato un distributore a spola. Quando uno dei canali di scarico è bloccato da una bobinaprocessi di origine liquida descritti sopra.
Protezione contro il colpo d'ariete
La forza dell'impennata dipenderà dalla portata prima e dopo il blocco dell'autostrada. Più intenso è il movimento, più forte è l'impatto quando si interrompe improvvisamente. La velocità del flusso stesso dipenderà dal diametro della linea. Maggiore è la sezione trasversale, più debole è il movimento fluido. Da ciò si può concludere che l'uso di grandi condutture riduce la probabilità di colpi d'ariete o la indebolisce. Un altro modo è aumentare la durata dell'interruzione dell'alimentazione idrica o dell'accensione della pompa. Gli elementi di intercettazione del tipo a valvola vengono utilizzati per chiudere gradualmente il tubo. Soprattutto per le pompe, vengono utilizzati kit di avviamento graduale. Consentono non solo di evitare colpi d'ariete durante l'accensione, ma anche di aumentare notevolmente la vita operativa della pompa.
Compensatori
La terza opzione di protezione prevede l'uso di un dispositivo di smorzamento. Si tratta di un vaso di espansione a membrana, in grado di "estinguere" i conseguenti sbalzi di pressione. I compensatori del colpo d'ariete funzionano secondo un certo principio. Sta nel fatto che nel processo di aumento della pressione, il pistone si muove con il liquido e l'elemento elastico (molla o aria) viene compresso. Di conseguenza, il processo di shock si trasforma in un processo oscillatorio. A causa della dissipazione di energia, quest'ultima decade abbastanza rapidamente senza un aumento significativo della pressione. Il compensatore viene utilizzato nella linea di riempimento. Viene addebitatoaria compressa ad una pressione di 0,8-1,0 MPa. Il calcolo viene effettuato approssimativamente, secondo le condizioni per assorbire l'energia della colonna d'acqua motrice dal serbatoio di riempimento o accumulatore al compensatore.
