CARNEIRO HIDRÁULICO

Prévia do material em texto

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
ENGENHARIA MECÂNICA COM ÊNFASE EM MECATRÔNICA
CARNEIRO HIDRÁULICO
Bárbara de Oliveira Tavares
Cristiano Athayde Braga Diniz
Hairton Júnior José da Silveira
Melissa Ferreira Ricoy
Professora: Ana Angélica Machado Maximo
Belo Horizonte
Abril/2015
Objetivo
Determinar os rendimentos energético (ηt) e volumétrico (ηv) do carneiro hidráulico.
Procedimento experimental
	O carneiro hidráulico, também conhecido como “aríete hidráulico” é classificado como uma máquina hidráulica mista e tem características de uma máquina hidráulica operatriz e de uma máquina hidráulica motriz, pois, o seu funcionamento origina-se de uma fonte de energia hidráulica proveniente da vazão e queda da água disponível na captação. Funciona em decorrência do surgimento do golpe de aríete, que permite elevar uma parcela da água que nele penetra a uma altura superior àquela de onde a água proveio, sem necessitar do auxílio de qualquer motor externo.
O rendimento volumétrico do carneiro é muito baixo, havendo considerável perda de vazão. 
O carneiro possui uma câmara que armazena certo volume de água e de ar, conforme figura 1.
Pelo fundo, a câmara liga-se à tubulação de adução por meio de um orifício guarnecido por uma válvula unidirecional dotada de mola calibrável, ou uma válvula basculante (V).
No conjunto 2, desliza uma válvula motora composta de martelo e castelo. A válvula martelo é dotada de furos, em toda a sua periferia, furos pelos quais verte a água do tubo de adução sempre que a válvula não está em sua posição de fechamento.
Os dois conjuntos - câmara e castelo - estão posicionados abaixo do reservatório de adução na cota H e a câmara está em comunicação direta com o tubo de recalque, conforme figura 2. Estando a coluna em repouso a pressão dentro da câmara deverá ser γh.
Para o funcionamento do carneiro libera-se a válvula martelo do corpo 2 para que se estabeleça um fluxo de água do reservatório na cota H para o exterior, passando pelos orifícios da válvula. Com o regime de escoamento sendo forçado, sob forte aceleração da água, implica-se na redução da pressão, causando o desequilíbrio da válvula martelo, que é, então, impelida para cima devido a atuação da pressão da adutora γH.
A subida da válvula martelo cria um progressivo efeito de frenagem sobre a massa líquida em escoamento. Quando ela atinge o seu ponto superior, fica vedada a passagem da água e produz-se, pelo fechamento brusco, um golpe de aríete. Esse golpe gera uma sobrepressão local que se propaga em onda de intensidade decrescente. Então, a onda atinge a válvula vizinha e a força a abrir-se, dando entrada a certo volume de líquido ∆V para dentro da câmara, e, como a sobrepressão na adutora foi aliviada, a diferença de pressão obriga o fechamento da válvula, que se situa na parte inferior da câmara. O ar comprimido na parte superior da câmara reage expandindo-se e expulsando o excesso de volume de água ∆V pela tubulação de recalque.
1. Câmara. 
2. Corpo da Válvula. 
3. Tanque de captação (nível constante). 
4. Linha adutora.
5. Linha de recalque. 
6. Tanque superior. 
7. Tanque para a medição da vazão recalcada. 
8. Tanque para medição das perdas de vazão. 
9. Tubo de plástico para medição da variação de nível do tanque 7. 
10. Tubo de plástico para medição da variação de nível do tanque 8.Por fim, a válvula, que fechava a passagem no ponto superior do castelo, cai devido ao seu peso próprio e à pressão atmosférica, e, consequentemente, a passagem livre para a adutora fica novamente aberta, e o ciclo recomeça.
 
Figura 3: Esquema de montagem do carneiro do laboratório
Para a realização do experimento deve-se estabelecer um curso para a válvula 2 e um tempo de funcionamento para o carneiro. Após este tempo, mede-se a variação do nível dos tanques e calcular as vazões recalcada (q), perdida (q’) e aduzida (Q).
Com estes dados calculam-se os rendimentos:
Dados Obtidos
	Abertura
	Curso
	Tempo
	H7(cm)
	V7(cm3)
	H8(cm)
	V8(cm3)
	1
	1,25
	2
	1,8
	2937,6
	2
	7412
	1,5
	1,875
	2
	4,4
	7180,8
	4,5
	16677
	2
	2,5
	2
	6,1
	9955,2
	7
	25942
	2,5
	3,125
	2
	6,7
	10934,4
	8
	29648
	3
	3,75
	2
	7,2
	11750,4
	11,5
	42619
	3,5
	4,375
	2
	6,6
	10771,2
	14
	51884
	q7(cm3/min)
	q8(cm3/min)
	q7(L/min)
	q8(L/min)
	Q(L/min)
	nv
	nt
	1468,8
	3706
	1,4688
	3,706
	5,1748
	0,283837
	2,021629
	3590,4
	8338,5
	3,5904
	8,3385
	11,9289
	0,300983
	2,143754
	4977,6
	12971
	4,9776
	12,971
	17,9486
	0,277325
	1,975249
	5467,2
	14824
	5,4672
	14,824
	20,2912
	0,269437
	1,919065
	5875,2
	21309,5
	5,8752
	21,3095
	27,1847
	0,216122
	1,539326
	5385,6
	25942
	5,3856
	25,942
	31,3276
	0,171912
	1,224445
ANÁLISE DOS RESULTADOS
Conforme a vazão aduzida pelo equipamento aumentava, maior era a vazão perdida e mais baixo o seu rendimento. 
CONCLUSÃO
O Carneiro Hidráulico é um dispositivo mecânico com baixa aplicabilidade devido ao seu baixo rendimento. Sua aplicação fica limitada a condições onde não há energia elétrica, e/ou onde o reservatório de sucção e de recalque está perto da área de aplicação onde a vazão perdida pode ser um benefício como na agricultura.