Carneiro Hidráulico - O que é? E como construir

Carneiro Hidráulico - O que é? E como construir

(Parte 1 de 3)

Prof. Geraldo Lúcio Tiago Filho Revisão: Prof. Augusto Nelson Carvalho Viana

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Estrada do Cafundá, 564 – Rio de Janeiro – RJ – 22725-031 Tel: (21) 2423-4099 – Fax: (21) 2435-3954

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CERPCH - 2002

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O carneiro hidráulico é um dos dispositivos mais práticos e baratos usados para bombear água. É de simples manejo e de pouca manutenção. Para funcionar o carneiro hidráulico não necessita de energia elétrica ou de combustível fóssil. É uma máquina de funcionamento automático capaz de aproveitar o efeito do “golpe de aríete” para bombear água.

O “golpe de aríete” é um surto de pressão que ocorre em um tubo conduzindo água, cujo escoamento sofre uma interrupção abrupta.

O carneiro hidráulico é uma máquina muito simples que pode ser adquirido pronto no mercado ou ser construído a nível de propriedade rural. Conforme mostra o esquema da figura 1, ele é constituído basicamente das seguintes partes:

Um tubo de alimentação 1 Uma válvula de impulso 2, Uma válvula de recalque 3

Uma câmara de ar 4 Tubo de recalque 5

Ao ser instalado o carneiro hidráulico tem a válvula de impulso (2) fechada pela ação da pressão da água do tubo de alimentação (1) para iniciar a operação do carneiro hidráulico basta abrir, com a mão a válvula de impulso. O funcionamento do carneiro hidráulico é automático.

Para paralisar o carneiro, basta manter a válvula de impulso fechada. A escolha do tamanho do carneiro está relacionada com a queda (h) e quantidade de água

(Q) disponíveis.

A quantidade de água aproveitada, (q), será função do tamanho do carneiro e da relação entre a queda disponível e a altura de recalque. (h/H).

A tabela 1 fornece diâmetros de alimentação e de recalque necessários em função da quantidade de água (Q) disponível.

A tabela 2, fornece a porcentagem de água (R) a ser aproveitada em função da relação entre a queda disponível e a altura de recalque (h/H).

Tab.1 Diâmetros de entrada e de saída

Tab.2 Porcentagem de água aproveitada

∅e ∅s Proporção Aproveitamen to

Quantidade de água disponível em litros por hora

Tubo de entrad a em pol.

Tubo de saída em pol.

(h/H) R

420 a 900 660 a 1560 1320 a 2700 4200 a 7200

1 ¼” 2” 3”

½” ½” ¾” 1 ¼”

1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8

0.60 0.5 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30

Inicialmente esta mesma pressão força a abertura da válvula de recalque (3), que permite a entrada da água na câmara de ar (4). Desta forma o ar aí contido é comprimido até que as pressões se equalizem. Nesta situação o carneiro hidráulico está pronto para funcionar.

Para colocá-lo em funcionamento, basta acionar algumas vezes a válvula de impulso (2). Com a válvula de impulso aberta a água começa sair em pequenos esguichos até que, com o aumento da velocidade da água, ocorre o seu fechamento.

A água que tinha uma velocidade crescente sofre uma interrupção brusca, causando um surto de pressão ou “Golpe de Aríete”, que irá percorrer o carneiro e todo o tubo de alimentação (1).

Este surto de pressão provoca a abertura da válvula de recalque (3), que por sua vez, permite a entrada da água na câmara de ar(4). A medida que o ar contido no interior da câmara vai sendo comprimido, uma resistência à entrada da água vai aumentando, até que a pressão no interior fique um pouco superior e provoque o fechamento da válvula de recalque (3). A água contida no interior da câmara, impedida de retornar ao corpo do carneiro, só tem como saída o tubo de recalque.

Em momento posterior ocorre a formação de uma onda de pressão negativa que provoca a abertura da válvula de impulso, dando condições para a ocorrência de um novo ciclo.

Com o desenrolar do ciclos sucessivos, a água começa encher o tubo de recalque (3) e sua elevação ocorre a medida que o ar da câmara (4) fica comprimido.

Figura 1 – Esquema e exemplo de instalação de um carneiro hidráulico COMO DETERMINAR A VAZÃO DE RECALQUE

Vazão de alimentação disponívelQ = 1800 litros por hora
Queda disponívelh = 2 metros
Altura que água deverá ser elevadaH = 10 metros

Dados

⇒ Relação entre queda disponível e altura de elevação: (h/H) = 2/10 = 1/5

A porcentagem de aproveitamento da água igual a relação de 1/5, como é mostrado na tabela 2, corresponde a um aproveitamento R = 0,45

⇒ Vazão de água recalcada é dada pela expressão

R = 0,45

onde: Q = 1800 litros por hora h = 2 metros H = 10 metros assim:

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ou seja: q = 162 litros por hora

A título de orientação, a seguir, encontra-se a Tabela 3, “consumo aproximado de água no meio rural”, que dá os valores necessários para um pré-dimensionamento. O consumo da água necessário à propriedade é dado pelo número de animais e a área a ser irrigada multiplicada pelos valores encontrados na tabela 3.

Tab. 3 - Consumo aproximado de água no meio rural

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