Hidráulicos - Fluidotech

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Transcrição

Hidráulicos - Fluidotech
Controle Operacional de bombas e válvulas • Dispositivos • Protocolos • Artigos Tecnicos
Transientes
Junho 2016
Volume 1, No. 1
Jornal
Hidráulicos
Índice
• A importânica dos testes operacionais ......1
• Lições importantes a observar.......................4
• Espaço tecnológico VÁLVULAS MULTIJATOS........ ......................5
• Água, Saúde e vida.............................................8
• Próxima Edição...V. Multiorifícos Parte II
Editor
E
ngenheiro Francisco Eduardo Veiga.
Graduado em Engenharia
Mecânica
pela
Universidade
Presbiteriana
Mackenzie/
São Paulo. Atua
a mais de 20
anos na área
empresarial
no ramo de
engenharia
de
sistemas
hidráulicos,
através
da
comercialização
de
equipamentos e tecnologia de
engenharia. Realiza trabalhos de
consultoria em Transientes Hidráulicos,
orientando grandes empresas do Brasil
quanto a análise matemática e medição
deste fenômeno em grandes sistemas.
Atua também, no contexto educacional,
ministrando cursos sobre o tema (
Transientes Hidráulicos, Aplicação
do Software Surge, Tecnologias para
Controle dos Transientes, etc) para
públicos diversos como professores,
engenheiros e técnicos de empresas
públicas e privadas e estudantes de
engenharia, principalmente a fim
de divulgar o tema e habilitar estes
profissionais para o reconhecimento e
implicações do fenômeno .
Atualmente, é instrutor da Academia
PAM, empresa Saint Gobain.
A importância dos testes
operacionais no final da obra...
Na maioria das empresas de
saneamento do Brasil, no final da
obra um sistema qualquer de água ou
esgoto, o departamento de operações
assume sua competência.
Normalmente, os cronogramas
atrasados impõem
a contratante/
contratado a necessidade em fazer o
sistema operar o mais breve possível.
Esta situação pode acarretar sérias
consequências, que apos algum tempo,
nos leva a um questionamento... Será
que valeu realmente a pena acelerar o
processo final? “Não”! E esta resposta
enfática não depende expertise sobre
qualquer disciplina..., basta apreciarmos
as magnitudes das consequências
comuns!
Recorrentemente, observamos a
criação de verdadeiras “bombas” que
foram armadas em alguma fase das
etapas do projeto, eventualmente na
concepção, na execução ou no inicio
da operação do sistema. E, na falta
dos testes apropriados, não seremos
capazes de identificá-las.
A miopia continuada associada
à este fato infelizmente, transformase para a operação, na conhecida
“herança maldita” que nasce a partir do
comissionamento !
No
estudo
de
caso
que
descreveremos
a
seguir,
fica
evidenciada a evolução deste processo.
Este episódio ocorreu nos Estados
Unidos e foi relatado por um amigo, o
Transientes Hidraulicos
1
Transientes Hidráulicos e o Controle Operacional
Tentativa e erro é a forma mais
fácil de não se ter sucesso...
Vantagens
1. Compartimento da bomba
acessível
2. A bomba pode ser
controlada durante o
funcionamento
3. Trabalhos de manutenção
sob condições higiênicas
4. Bomba à prova de
inundação
5. Sem arrefecimento externo
Contato na Bahia:
Fluidotech
Tel.: 55 71 32316577
email: [email protected] fluidotech.com.br
2
Transientes Hidraulicos
Frank Smith de New Orleans.
Sabemos que o bombeamento
de esgotos é sempre inerentemente
problemático, apresentando grandes
desafios aos desenvolvedores de
tecnologia.
Iniciaremos com a descrição do
sistema existente.
As bombas submersíveis para
esgoto foram dimensionadas para
recalcar 1.750 galões por minuto(397,5
m3/h) @ 100 pés (30,5 mca) numa
tubulação de 20 polegadas(500 mm),
extensão de 10.000 pés(3.048 m). A
elevação da bomba encontra-se em E
315’ e a descarga na E 369’ (Hg=16.5
m). O sistema foi projetado para
operar com ventosas de 2” tríplice
função.
Foram
realizados
testes
hidrostáticos e de funcionamento
durante o comissionamento, e o
sistema foi entregue a equipe
operacional.
Pouco tempo, após o início
de funcionamento, os moradores
próximos a tubulação de descarga
local de transição de regimes forçado
para conduto livre, começaram a
queixar-se de odores muito fortes.
Mais tarde, descobriu-se que o
odor foi amplificado porque o esgoto
sujeito a vácuo total, produz uma
grande quantidade de gases que
são liberados quando a tubulação
descarrega o esgoto para a atmosfera.
Após uma forte chuva , o
contratante descobriu um grande
vazamento na tubulação principal
após um dos moradores relatar que
sua piscina estava cheia de esgoto.
O Empreiteiro realizou os reparo
que na sua ótica, junto com o serviço
municipal, entenderam que tratava
de uma problema associado aos
transientes hidráulicos, e tinha sido
amplificado devido as fortes chuvas,
que causaram excesso de vazão no
sistema com consequente elevação
de pressão...
Decidiram instalar uma válvula de
alívio de 4”(100 mm), e a estação foi
colocada para funcionar outra vez.
A pressão de ajuste para abertura
da válvula foi obtida observando a
pressão de descarga da bomba que
indicava no manômetro 20 psi(14.1
mca). Portanto, ajustaram a válvula
para 30 psi(21.1 mca).
A bomba foi acionada e parada,
e o operador ouviu fluxo através da
válvula de alívio.
Ambos, empresa municipal e o
Fig. 01
empreiteiro concluíram que os
problemas de alta pressão haviam sido
resolvidos.
No dia seguinte, o prefeito recebeu
uma ligação dos mesmos moradores
que reclamaram dos fortes odores
iniciais.
O prefeito, o diretor de obras
públicas e dois operadores foram até
a boca do bueiro, juntamente com
os moradores, onde havia a transição
entre regimes. Eles abriram a tampa
achando que talvez um animal morto
estivesse no local... De repente, todos
foram atingidos por um jato de esgoto
que parou repentinamente. A tampa
da caixa foi colocada no seu lugar.
No outro dia, o diretor entrou em
contato com um fabricante de ventosas
especiais para esgoto. O fabricante
de ventosas utilizou seu software
de dimensionamento e sugeriu a
colocação de ventosas de 6”(150
mm).Algumas ventosas foram
instaladas e mais uma vez, a estação foi
colocada em funcionamento. O serviço
municipal e o empreiteiro concluíram
...medições seletivas com altas frequências...
que o problema de transientes no
sistema de esgoto havia sido resolvido.
Fig. 02
Alguns dias mais tarde, um morador
chamou o serviço municipal acusando
um vazamento de esgoto no seu
quintal. Operadores descobriram que o
vazamento partiu de uma das caixas de
ventosas de 6”(150 mm). A inspeção na
ventosa mostrou que o flutuador havia
sido colapsado devido o efeito das fortes
pressões (vide Fig. 02).
Uma nova ventosa foi instalada
porém, ficou isolada e o sistema voltou a
operar.
No dia seguinte, durante uma
inspeção na estação, o operador
verificou que havia fluxo reverso através
da válvula de retenção. Concluiu que
talvez, sólidos existissem impedindo o
fechamento desta válvula.
Ele forçou o contra peso (Fig. 03)
com a mão na tentativa de reposicionar
o disco da válvula de retenção. Logo
em seguida, resolveu partir a bomba e
causar o seu desligamento através do
controle manual do painel elétrico.
Novo choque foi
observado.
O operador concluiu que se ele
aumentasse o peso no braço da retenção
talvez ela fechasse mais rápido e assim o
Fig. 03
fez, utilizando sues velhos alteres como
contrapeso.
Mais uma vez, ouviu uma forte
batida da válvula de retenção. Assim ele
decidiu alterar mais uma vez, a dinâmica
da válvula instalando uma mola para
auxiliar o fechamento.
Obviamente, nada deu certo.
e fechamento de uma das ventosas
utilizando um equipamento sofisticado
que mede a pressão a cada centésimo
de segundo (...trata-se de medições com
altas frequências...), armazenando os
valores de forma seletiva(Fig. 04).
O equipamento além de fornecer
subsídios fundamental a interpretação
do problema, é uma forma eficaz de
iniciar um alarme, caso a ventosa ou
qualquer dispositivo não opere durante
Fig. 06
os eventos transitórios.
Notou-se que a ventosas estavam
Fig. 04
Notou porém,
que a estrutura
Monitoramento é uma boa
estratégia para manter a
confiabilidade do sistema !
de conexão de jusante da bomba
movimentou-se devido ao choque
gerado na parada do conjunto, além de
ter criado também a ruptura do pedestal
de conexão entre a bomba e a válvula de
retenção , conforme aparece na imagem
(Fig.03).
Finalmente,
a primeira medida
correta foi realizada.
Resolveram monitorar as pressões no
local de uma das ventosas (Fig. 04 e 05),
local estrategicamente selecionado...
Observou-se o tempo de abertura
Fig. 05
Fig. 07
superdimensionadas e que o problema
do sistema de fato era a sub pressão,
seguida de sobrepressão.
Finalmente, um estudo especializado
(Fig. 07) indicou os dispositivos
necessários para a proteção do sistema,
além de determinar qual o melhor
ponto
para
monitoramento
da integridade de
funcionamento.
Foi
possível
avaliar
através
dos resultados
gráficos
a
verdadeira
Fig. 08
causa
do
Transientes Hidráulicos
3
Tentativas e erros, perde-se tempo e recursos financeiros !
problema, a magnitude aproximada
das variáveis, os pontos críticos ao
longo da tubulação, bem como
possibilitar a avaliação de estratégias
e medidas protocolares, necessárias
para aumentar a confiabilidade
operacional do sistema, o que viabiliza
maior continuidade operacional e
segurança(Fig. 05).
É importante ressaltar que as
medições especializadas podem validar
os resultados matemáticos objetivando
maior confiabilidade ao modelo
numérico!
Conclusão
A solução definitiva iniciou-se
com o dimensionamento correto e
instalação dos dispositivos baseados
nas necessidades identificadas nos
estudos e medições(neste caso), com
atenção especial as ventosas, as quais
foram reespecificadas mantendo o
diâmetro de projeto 2” (50 mm).
Sem
a
análise
matemática
dos transientes e sem a aplicação
correta dos dispositivos de proteção
as
consequências
mostraram-se
devastadoras para o sistema.
Sugere-se limitar as pressões
máximas e mínimas nas tubulações
conforme o tipo de material empregado
sendo pressões menores do que - 6
psi (- 4,2 mca) para tubulações em
ferro fundido e - 2 psi (- 1,4 mca) para
tubulações em PVC. Se os resultados
das análises apresentarem valores
inferiores combate-se estas situações
normalmente com dispositivos que
armazenem energia( critério de projeto
adotado por alguns profissionais
americanos...).
Neste caso o “armazenador de
energia” foi o tanque hidropneumático
com membrana(Fig. 08).
Para evitar problemas com a
corrosão e odor, projetam-se soluções
que evitem a formação do vácuo,
com a adoção de solução geralmente
idêntica a anterior.
Para que as bombas funcionem
eficientemente é necessário instalar
ventosas e para mantê-las é importante
um plano de manutenção, além de
um sistema de monitoramento afinal
é impossível saber se estão ou não
funcionando corretamente.
O uso de ventosas non slam
requer serviço especializado para
dimensionamento, ajuste e validação em
campo, não é uma simples “commodities”
instalada.
Válvulas de retenção devem ser
dimensionadas corretamente em função
de diversas variáveis e mais uma vez,
são necessários serviços especializados,
pois também não se tratam de simples
“commodities”.
O software utilizado para a verificação
deve ser validado e o especialista deve
ter experiência no tema afinal saber
operar o software não é suficiente para
estabelecer uma boa estratégia de
proteção para todo o ciclo operacional
do sistema.
Sobre o consultor que colaborou
com a solução deste problema,
ressalta-se que o Sr Frank Knowles
Smith III é vice presidente da empresa
Blacoh Surge Control , um respeitado
e renomado engenheiro, com mais de
28 anos de experiência em projetos e
aplicações, modelagem computacional,
instrumentação e projeto de painéis
elétricos.
Comentário “Moral da História”
quanto
aos
potenciais
riscos,
envolvendo manobras programadas
ou não, possibilitando também uma
escolha mais econômica dispositivos
de segurança.
2. Resolver problemas através
de tentativas e erros é um grande
equívoco. Transientes hidráulicos
não são intuitivos e qualquer
opinião
infundada,
sem
no
mínimo o conhecimento básico do
desenvolvimento do fenômeno, tornase apenas uma especulação e como
observamos, dificilmente teríamos
uma solução satisfatória através deste
método.
Este procedimento é comum na
maioria das empresas de saneamento
e os prejuízos decorrentes são
enormes. Não somente para o
próprio contratante que desgasta
sua imagem junto a sociedade,
desperdiça recursos, incorre no risco
de uma ação judicial, por exemplo,
por contaminação ambiental, danos
a patrimônio privado ou mesmo
um acidente envolvendo seus
colaboradores, além do próprio
empreiteiro que por desconhecimento
do problema, executa diversas vezes
...Não há nenhum problema em cometer erros mas, sem
dúvida, as empresas que procuram a solução dos seus
problemas utilizando a “técnica de tentativas e erros”, de
forma subjetiva, sem base técnica consistente, não tem
muita chance de solucioná-los sem desperdício de tempo e
de dinheiro...
Dr. David Thorley em seu livro Fluid
Transient in
Pipeline Systems, no
capítulo “Accidents and Incidents” nos
lembra da importância de observarmos
lições
que devem ser aprendidas
dos casos relatados...Procedamos da
mesma forma.
1. Não julgue a segurança do sistema
simplesmente, porque as pressões
envolvidas são baixas. Observar o perfil,
velocidade de escoamento, celeridade
das ondas e calcular o potencial de
surge com um pouco de capacitação,
viabiliza avaliar a possibilidade de risco
iminente. Porém, apenas a modelagem
do sistema fornecerá subsídios para
novas ações. Modelar o sistema é a
forma mais eficiente de investigação
reparos que não são muitas vezes de
sua responsabilidade.
3.O processo de seleção das
ventosas é altamente técnico
possuindo papel interveniente, tanto
no regime permanente como no
transitório e, portanto, recomenda-se
que o contratante capacite-se para
julga eventuais exageros por parte
dos fornecedores, independente da
qualidade, marca e reputação dos
mesmos.
Espaço Tecnológico
Aproveitaremos
este
espaço
“Se o conhecimento pode criar problemas, não é
através da ignorância que podemos solucioná-los”
4
Transientes Hidráulicos
Cavitação e Transientes hidráulicos são os problemas mais complexos associados as válvulas !
para relembrar algumas soluções
tecnológicas muitas vezes esquecidas...
Elaboraremos o nosso artigo em duas
partes. Nesta edição apesentaremos a
parte I.
Introdução:
Inicialmente é importante que o
leitor note a relação entre os seguintes
temas abordados neste artigo 1)
Aplicações gerais de válvulas multijatos
2) Comparação qualitativa entre o
potencial de cavitação das válvulas
multijatos e as válvulas borboleta 3)
Conceito
básico de estanqueidade
aplicados a válvulas de controle e
Fig. 09
válvulas de bloqueio e 4) Válvulas
borboleta triexcêntricas projetadas para
serviços severos industriais , aplicadas
ao mercado de saneamento como opção
para válvulas borboleta excêntricas ou
biexcêntricas, uma avaliação qualitativa...
somente a troca do equipamento,
mas a todo um processo, muitas vezes
complexo, que envolve a parada
de grandes sistemas, esvaziamento
de redes, entrada de ar, reoperação
complexa, contaminação, etc.
Algumas aplicações requerem novas
soluções. É o caso do controle de vazão
na entrada de grandes reservatórios
Fig. 12
apoiados, onde as condições de pressão
de montante da válvula são variáveis e
dependem da dinâmica da rede a qual
está ligada. Em alguns momentos do dia,
a válvula poderá ser obrigada a operar
sob condições severas.
Uma outra aplicação típica que exige
Fig. 13
Fig. 10
Apesar das válvulas borboleta(Fig.
09), serem frequentemente utilizadas
algumas características importantes
limitam sua aplicação e não observá-las
traz consequências que muitas vezes, só
serão percebidas após alguns anos de
operação.
As consequências não estão restritas
Fig. 11
tratamento diferenciado é o controle de
vazão para lavagem de filtros, quando
as características hidráulicas associadas
as câmaras mudam significativamente
,como ocorre em grandes estações
de tratamento, cujo o objetivo final é
ode preservação da integridade
do leito filtrante, controlando as altas
velocidades.
Aplicações, como válvula de descarga
de fundo de barragem(Fig. 10 e 11), são
uma excelente opção por serem mais
econômicas em relação as válvulas
dispersoras, porém exigem a expertise
do fornecedor e dimensionamento
cuidadoso principalmente, da câmara de
dissipação ou da tubulação de jusante.
Cavitação(Fig. 12) e transientes são
dois fenômenos muito complexos e são
conforme Dr. J. P. Tullis, os principais
problemas associados as válvulas.
A maioria dos
engenheiros está
familiarizada com
a cavitação e as
consequências nos
Fig. 14
diversos equipamentos e dispositivos
que compõe um sistema hidráulico. Vale
a pena ressaltar que este fenômeno é tão
complexo que envolve diversas arenas
científicas incluindo óptica, acústica,
termodinâmica, hidrodinâmica, física do
plasma e química.
Portanto, não cabe neste artigo
abordar o problema de forma acadêmica
e sim apresentar soluções práticas para
problemas cotidianos.
Como citamos, as válvulas de
controle são frequentemente expostas
ao fenômeno da cavitação que se inicia
quando a pressão estática na “vena
contrata” alcança níveis suficientes para
iniciar o processo no meio líquido.
Cabe uma explicação simples do que
seja a cavitação...
Cavitação é um termo usado para
descrever um processo que inclui
crescimento e implosão de vapor ou
Fig. 15
cavidades cheias de gás, devido a rápida
vaporização e condensação do fluido.
Quando a pressão local cai para o valor
correspondente ao da pressão de vapor
(aproximadamente, 0.018 bar absoluta
para
água
fria),
bolhas
de vapor são
formadas
e
quando estas
se deslocam
Fig. 16
para uma área
de maior pressão, colapsam com uma
força fenomenal gerando enorme tensão
local! É o violento colapso destas bolhas,
Quem pensa que conhecimento é custo,
desconhece o preço da ignorância”
5
Transientes Hidráulicos
Fig. 17
próximos aos componentes das válvulas
ou a jusante nas tubulações, que causa
danos por cavitação e subsequente
degradação(Fig. 14).
Tipicamente, a razão para as
baixas pressões está associada a altas
velocidades do fluxo na “vena contrata”,
região entre o disco e o corpo da válvula.
Observe a válvula borboleta(Fig.
09) que mostra como este efeito atua
em uma placa de orifício(Fig. 13). A
aceleração do fluido nesta região
aumenta a energia cinética que deverá
Fig. 18
ser compensada pela redução da pressão
estática, obedecendo ao princípio de
Bernoulli.
Como dissemos anteriormente,
se a pressão local atingir a pressão de
vapor do fluido na temperatura de
processo ocorrerá mudança de estado
iniciando o fenômeno.
Uma solução
interessante e muito pouco explorada no
Brasil é o uso de válvulas multijatos (Fig.
15) contendo geralmente 57 orifícios,
distribuídos estrategicamente sobre
as superfícies das placas. Em alguns
modelos, os orifícios são projetados para
criar uma variação geométrica gradual
convergente(Fig.
Fig. 19
20).
Esta
forma
geométrica provoca
a aceleração do
fluido, projetando
a recuperação de
pressão para uma
região a jusante da
superfície externa
6
Transientes Hidráulicos
do orifício, deslocando a formação das
cavidades geradas, para fora do plano
transversal das placas, conforme a fig 20.
Portanto, são duas placas paralelas
(Fig. 17) (2) e (3) montadas em um
corpo anular (1), sendo que a placa de
montante (1) é fixa e a de jusante (2)
possui movimento linear ascendente.
Os orifícios dividem o fluido
em múltiplos jatos uniformemente
distribuídos, suprimindo vibrações,
flutuações de pressão, cavitação e ruídos.
Esta solução foi desenvolvida para
mitigar os efeitos destrutivos causados
quando a válvula opera sob cavitação
devido ao deslocamento relativo das
placas, causando a interposição dos
orifícios.
É importante não deixar de citar um
aspecto técnico que causa equívocos na
interpretação sobre a funcionalidade de
válvulas de controle, item (3) da nossa
introdução... o nível de estanqueidade.
Não vamos nos estender muito sobre
o assunto, porém a estanqueidade está
associada a quantidade de fluido que
atravessa a válvula quando a mesma
está totalmente fechada.
Fig. 21
Fig. 20
severa, agregando os requerimentos da
indústria que de um modo geral, exige
pequena distância face a face.
Observe a diferença entre este
tipo de válvula e as válvulas borboleta
(Fig. 18). Múltiplos orifícios distribuem
jatos no fluxo, controlando, portanto,
a dissipação de energia e conferindo
performance precisa e estável.
Na eventualidade da ocorrência
de cavitação, as implosões das bolhas
agora não conseguem alcançar as partes
sólidas, (Fig. 20) portanto o equipamento
está protegido dos danos causados pelo
fenômeno(na região especificada pelo
fabricante !). Este tipo de válvula possui
baixa recuperação de pressão, o que
a torna adequada a operar submetida
a altos diferencias de pressão, se
comparada as válvulas borboleta.
Aço de alta qualidade maximiza
o ciclo de vida do produto e deve
ser selecionado quanto ao grau,
considerando caso a caso.
A simplicidade do projeto da válvula
(Fig. 19) pode ser entendida observando
o princípio de funcionamento, o qual é
baseado no movimento relativo das duas
placas perfuradas.
Considerando os extremos, na
posição 100% aberta, os orifícios
coincidem nas diferentes placas. Na
condição 100% fechada, a redução
simultânea das áreas dos orifícios ocorre
A capacidade de causar fechamento
estanque é determinada em termos
de classes estabelecidas por normas,
exemplos: ANSI/FCI70-2 e equivalentes
europeias IEC 60534-4 para válvulas
de controle e API 598 para válvulas de
bloqueio.
Por exemplo, conforme as normas
ANSI B16.104-1976, a classe II
representa um vazamento de 0.5% da
capacidade da válvula completamente
aberta (considerando o ar como meio
de teste e condições de temperatura
diferencial de pressão, conforme
norma), enquanto que no outro
extremo, a classe VI representa para
uma válvula de 8” um vazamento não
maior do que 6.75 ml por minuto de
água.
RecomendaFig. 22
se
que
o
engenheiro
sempre utilize
o seu bom
senso peculiar,
m e s m o
quando
há
critério
geral
de
projeto
estabelecido.
Podemos
imaginar
o
que
causaria um pequeno vazamento
de água(poucos litros /min) de uma
válvula de 1.000 mm na entrada de um
grande reservatório de abastecimento...
ou seja nada ! Agora, pergunta-se: Qual
quantidade de vazamento poderia ser
tolerada em uma pequena válvula,
cujo fluido que escapa, seja um gás
letal como, por exemplo, o fosgênio?
Fig. 23
Aí entra o bom senso do engenehiro...
Avaliar as consequências técnicas e
financeiras seria um bom ponto de
partida para definirmos qual o grau de
estanqueidade necessária para cada
aplicação, principalmente na indústria
do saneamento onde não há um
critério claro.
E, fugindo um pouco do foco sobre
válvulas multijatos, vale a pena comentar
certa distorção neste julgamento...
Este seria o item (4) da introdução do
nosso artigo... Trata-se da aplicação de
válvulas borboleta triexcêntricas (Fig. 21),
cujo custo é proibitivo nas aplicações
típicas para a indústria de saneamento,
quando o fluido é água bruta ou
tratada, em temperatura ambiente,
com baixas pressões na ordem de
até 25 Bars...As válvulas triexcêntricas
foram desenvolvidas para atender
condições críticas de processo na
indústria, com pressões na ordem de
50 Bars, temperaturas até 600 °C, além
de problemas associados a abrasão que
comprometiam as vedações resilientes
e necessidade de vedação nos dois
sentidos.
Serviços severos típicos na
indústria Nuclear, óleo/Gás, Química,
Petroquímica, etc. onde a exigência de
válvulas que atendam testes rigorosos
são requeridos por normas, empresas
de seguro. Por exemplo, o teste de fogo
conforme(Fig. 22), a API 607(4° edição),
permitindo um vazamento de 200 ml/
min, após a válvula ser incinerada duas
vezes seguidas.
Assim, o conceito tradicional de
vedação por deformação e atrito
resiliente, obtido através da posição
do disco, foi erradicado e um novo
conceito aplicado. Este consiste no
fechamento por controle de torque,
que gera uma carga de compressão
entre a vedação do disco, consistindo
em anéis construídos como um
“sanduíche” de aço e grafite e, que
são “colados” com resinas fenólicas.
A sede de vedação, do corpo, possui
geometria peculiar, cilíndrica-cônica,
geralmente é formada por um depósito
de material extremamente duro, como
por exemplo, uma liga de cobalto
com cromo. Acreditamos que há um
grande equívoco na interpretação
do problema e da solução. A perda
de confiabilidade e o sucesso nas
aplicações típicas da “indústria da
água” foram o estímulo para a busca
de novas soluções. Porém, tais
insucessos não devem ser atribuídos
a tecnologia das válvulas excêntricas
ou biexcêntricas(conhecidas como alta
performance). Atribui-se na maioria
dos casos, a aspectos que são comuns a
este ramo industrial tais como:
* Falta de planejamento;
* Não execução de manutenção;
* Operação sem o devido respeito aos
limites operacionais dos dispositivos,
como por exemplo, operação das
válvulas com baixos percentuais de
abertura;
Software para cálculo dos Transientes com o maior número de licenças fornecidas.
• Transientes
• Regime Permanente
• Gás
• Incêndio
• Vapor
• SWMM
dowload livre do demo http://www.kypipe.com/
• Um pacote de software totalmente integrado !
7
Transientes Hidráulicos
* Altas velocidades;
* Diferenciais de pressão acima dos limites de
projeto;
* Instalações com layout hidrodinâmicos
inadequados, que podem induzir vibrações
ressonantes com consequentes oscilações de
pressão submetendo equipamento a fadiga,
* Tempos de manobra não estudados
que causam tensões transitórias acima
dos limites estruturais de projeto;
*“Característica Instalada” inadequada
associada ao controle do processo;
*Redutores e atuadores inadequados;
*Além dos problemas construtivos
decorrentes da falta de uma boa especificação
mecânica, baseada em normas pertinentes.
Todos
estes
aspectos
decorrem
principalmente, da falta de qualificação
dos recursos humanos no entendimento
de tais problemas. É, no mínimo uma
expectativa inocente, a crença que alguns
profissionais tem de que as válvulas são
resistentes as consequências dos fenômenos
de cavitação, abrasão , corrosão, etc. e de
que obtém - se melhor controlabilidade e
estanqueidade diferenciada simplesmente,
porque
a
válvula
é
triexcêntrica.
Na segunda parte do nosso artigo
apresentaremos
exemplo
numérico,
para melhor caracterizar a aplicação das
válvulas multijatos a qual julgamos uma
solução
extremamente
interessante
e econômica quando bem aplicada.
A água que dá vida
é a mesma água
que pode matar ...
ÁGUA É VIDA
Carla Carreiro
As teorias mais aceitas sobre a
origem da vida na Terra estão atreladas
à existência do meio aquático. Desde
os primórdios da vida nesse planeta, a
água tem se constituído um meio de
propagação e perpetuação de seres que
necessitam desta substância de forma
imprescindível.
A vida depende da água em seus
aspectos bioquímicos, metabólicos
e ambientais.
Estabelecer a relação entre
água e vida seria então, cair
no âmbito do óbvio?
Acreditamos
que
esta relação embora
bem
definida,
não apenas pelas
autoridades científicas,
mas também pelo
conhecimento popular,
ainda não seja encarada
com devida importância
e mérito, pois verificamos
que ainda, em pleno século
XXI pessoas em todo o mundo são
acometidas e morrem por doenças
de veiculação hídrica. A realidade no
Brasil não destoa do contexto mundial.
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Transientes Hidráulicos
Mesmo nos países mais desenvolvidos,
o problema dos agentes contaminantes
por via hídrica, se constitui como uma
questão relevante no campo da
saúde pública, pois afeta um
número grande de pessoas e
promove um incremento dos
custos destinados a este setor,
de incontestável importância
para a manutenção do
equilíbrio
dinâmico
nos sistemas sociais.
Podemos
então,
projetar
esse
problema para
o
contexto
brasileiro ... As
perspectivas
não são boas.
Os índices são
alarmantes,
as
epidemias
devastadoras
e
a
população
vulnerável e exposta.
HISTÓRICO
A humanidade acreditou por
muito tempo que apenas a análise
organoléptica da água
fosse
suficiente para garantir a sua pureza e
consequente adequação ao consumo.
Epidemias
históricas
ocorreram,
como as de cólera e febre tifoide, sem
que ninguém pudesse suspeitar da
sua relação com a água. E o que é
mais alarmante, é que essas doenças
continuam afetando a humanidade
em especial o Brasil, como verificamos
atualmente, com os surtos de dengue,
zika e chikungunya.
Muitos cientistas ao longo da nossa
história, contribuíram para um achado
científico de extrema relevância para
a humanidade: a identificação e o
diagnóstico de doenças relacionadas
com a água.
Data de 1832, os primeiros registros
feitos pelo médico inglês Jonh
Snow, sobre a relação da água com
as epidemias de cólera vividas pela
população de Londres na referida época,
como sendo uma doença veiculada
pela água (DVA). Snow comprovou
durante a segunda epidemia desta
doença na citada localidade, que
esta enfermidade era causada por
um agente biológico(bactéria Vibrio
cholarea) que tinha a sua biogênese
relacionada prioritariamente, mas não
exclusivamente, a contaminação da
água por fezes de indivíduos enfermos.
Em uma região da cidade, ele detectou
a contaminação de uma bomba de
água que servia à população local.
Estabelecia-se assim, as primeiras
formas de detecção de processos de
não apresentam confirmação plena
dos riscos da sua presença no meio
aquático, mas que apresentam fortes
indícios dessa possibilidade. Em ambos
os casos, a OMS reconhece que a água
continua sendo uma via de importância
incontestável para as questões que
concernem a saúde pública mundial,
sendo levados em consideração critérios
como capacidade de persistência
de patógenos na água de consumo
humano, resistência destes a processos
de desinfecção, eficiência nos processos
de tratamento e distribuição da água
por empresas especializadas.
estudo e da modelagem dos sistemas
de distribuição de água como
medida mitigatória da possibilidade
de contaminação dos sistemas por
patógenos, relacionando suprimento
inadequado de água com esta iminente
contaminação .
Ressalta que os rompimentos
das tubulações geram interrupções
de fornecimento que trazem muitas
consequências,
viabilizando
a
contaminação das redes por patógenos.
SANEAMENTO DE QUALIDADE É A
SOLUÇÃO
contaminação da água e diagnósticos
de DVA.
Reconhecemos
hoje
que,
a
água mesmo estando em condição
destilada ou com boas condições de
potabilidade, pode apresentar material
bioquímico que permite a proliferação
microbiana, e que mesmo as espécies
que não se reproduzem com facilidade,
podem permanecer viáveis por um
tempo relativamente considerável neste
meio. Hoje, também reconhecemos a
formação dos biofilmes, como sendo
superfícies que viabilizam este processo
de propagação e de disseminação
de diversos patógenos. Precisamos
levar em consideração um aspecto de
extrema relevância, que é o fato de que
muitos desses patógenos desenvolvem
cistos e outras formas de resistência que
permitem a sua sobrevivência em meio
aquático.
Um fator interveniente para a
propagação das doenças relacionadas
com a água é a diversidade e a
quantidade de patógenos que ocupam
o ambiente hídrico, que são inestimáveis
e dependem de inúmeros fatores como
luminosidade, pH, disponibilidade de
nutrientes, temperatura, etc. Por isso, a
OMS (Organização Mundial de Saúde )
adota um sistema de classificação ainda
muito amplo e abrangente para agrupar
os microrganismos patogênicos que
podem estar presentes na água: os
que comprovadamente, mantém uma
relação com o desencadeamento de
doenças veiculadas pela água, pois
infectam o homem e / ou liberam
toxinas que afetam a nossa saúde, e o
grupo dos microrganismos que ainda
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Transientes Hidráulicos
As
questões
referentes
ao
saneamento básico no Brasil, mesmo
apresentando avanços consideráveis,
ainda possuem grandes desafios.
Tanto no que se refere ao aumento dos
investimentos, quanto ao número de
cidadãos beneficiados por esse serviço.
Embora respaldado por inúmeras leis e
diretrizes, a efetivação deste benefício
sofre comprometimento em função,
não apenas da indisponibilidade de
recursos financeiros, mas também da
incipiente capacitação técnica nos
setores da engenharia e medicina
preventiva, no que se relaciona a
disseminação de doenças veiculadas
pela água. Dentro deste cenário, a
integridade do sistema de distribuição
desta água, se caracteriza como um
Essas consequências são representadas
por parada de fornecimento o que
demanda armazenamento doméstico,
que segundo ele, é um importante
mecanismo de infecção na população .
Outro fator de agravamento desta
situação é a utilização clandestina de
pontos da tubulação e a abertura das
redes para realização de reparos , que
incondicionalmente, são necessários
devido às rupturas que são geradas
como consequência, dentre outros
fatores,
de fenômenos hidráulicos
como por exemplo os
transientes.
T u b u l a ç õ e s
operando com pressões sub
atmosféricas são propensas
a intrusão de patógenos,
pois estão mais suscetíveis a
rompimentos (colapso), ao
aparecimento de folgas nas
juntas, permitindo também
que
nessas
condições,
os inúmeros vazamentos
FONTE IBGE
que existem nas redes, se
constituam em acessos fáceis
problema de considerável relevância
aos patógenos .
para as empresas de saneamento, no
No mundo inteiro, esse evento
Brasil e no mundo.
determina uma sobrecarga nos sistemas
Dr. Srinivasa Lingireddy ( USA ) , público de saúde , aumentando o
engenheiro consultor mundialmente número de hospitalizações com a
reconhecido, em sua apresentação ocorrência de doenças que seriam de
“Water Hammer and Pathogen Intrusion fácil controle e baixíssimos, ou quase
Studies on 24x7 Water Distribution inexistentes, índices de mortalidade.
Systems”, ressalta a importância do Obriga também a população a assumir
despesas extras com a utilização de
água engarrafada, eventualmente de
origem questionável e alto custo e a
adoção de processos domésticos de
purificação , muitas vezes também caros
e de eficácia duvidosa.
Assim, ainda segundo Dr. Srinivasa,
os transientes hidráulicos se constituem
um potencial momento para que a
rede seja contaminada por patógenos,
exigindo a prévia
intensificação
dos processos de desinfecção com
agentes químicos, como a cloração
nas estações de tratamento de água,
elevando o custo para a execução
desse procedimento e interferindo no
valor final da água que chega até os
consumidores. E, o que vem a ser mais
comprometedor, sem manutenção da
garantia de potabilidade desta água.
As ocorrências transitórias podem
ser desencadeadas por alguns eventos,
como por exemplo : parada de bomba
devido à falta de energia,desligamento
da bomba controlada,fechamento e
abertura da válvula,mudanças rápidas
no nível do reservatório e do tanque,
ruptura de tubulação, abertura
e
fechamento de hidrante, eventos
que resultam em rápida mudança na
velocidade do fluido, etc.
Para este especialista a solução é a
manutenção das pressões adequadas
nos sistemas, a fim de impedir a
presença de contaminantes. Sugere
a modelagem e a medição das
principais variáveis que podem ser
determinantes para a ocorrência do
10
Transientes Hidráulicos
fenômeno nos sistemas, bem como o
seu monitoramento.
Assim, o primeiro passo para mitigar
os riscos de ocorrência deste fenômeno
transitório é o reconhecimento da
sua existência, e a não rejeição deste
processo como um importante fator de
risco para a saúde da população.
CONTAMINANTES E DOENÇAS
Qualquer
contaminante
pode
invadir o sistema de distribuição e
abastecimento de água potável de
uma localidade, durante um evento de
pressão negativa.
Os contaminantes químicos podem
incluir pesticidas, produtos petrolíferos,
fertilizantes, solventes, detergentes,
produtos farmacêuticos, e outros
compostos. A concentração e o volume
destes compostos químicos podem
resultar em toxicidade aguda. Os
contaminantes microbianos são uma
preocupação
maior, porque
mesmo
com
a
diluição,
alguns
destes
patógenos
(por
exemplo,
vírus, bactérias
e
protistas)
podem provocar
uma
infecção
com um único
organismo,
devido
a
sua
extrema
capacidade de
proliferação
em
ambiente
adequado.
M u i t a s
patologias podem ser desenvolvidas
a partir do contato com a água. Estas
são assim caracterizadas quando são
causadas por contaminantes biológicos
e/ou químicos disseminados no meio
líquido e quando se caracterizam por
serem transmitidas por insetos que se
reproduzem na água, sendo também
denominadas doenças de transmissão
hídrica.
No Brasil, estas doenças
são de maior incidência em locais
com saneamento básico ineficiente
, ausência de rede de esgotamento
sanitário e/ou abastecimento de água,
precariedade do sistema e falta de
manutenção e monitoramento das
redes de distribuição. Ressaltamos que
a indisponibilidade da utilização diária
da água, impossibilita a adoção de
procedimentos de higiene corporal e
ambiental, bem como para o consumo
direto ou no preparo de alimentos,
gerando comprometimento severo
para a saúde da comunidade em geral,
pois muitas dessas doenças são de
transmissão direta ( via fecal – oral).
Segundo estimativas da OMS (
Organização Mundial de Saúde ) , 1,5
milhão de pessoas , especialmente
crianças menores de 5 anos, morrem
por ano no mundo, vítimas de
diarreias agudas provocadas pelo
consumo de água contaminada,
alimentos e mãos não higienizados e
portadores assintomáticos e doentes,
principalmente em regiões onde as
condições de vida são precárias.
Essas enfermidades de veiculação
hídrica apresentam várias etiologias,
podendo ser atribuídas a bactérias
(Leptospira interrogans, Shigella,
Escherichia coli); vírus ( Rotavírus,
Norovírus e Poliovírus (poliomielite
– já erradicada no Brasil); protistas
( Entamoeba histolytica, Giardia
lamblia, Cryptosporidium parvum,
Cyclospora
cayetanensis)
,
platelmintos ( Schistosoma mansoni ) e
nematelmintos (Ascaris lumbricoides).
Outras
enfermidades
como
cólera , febre tifoide , hepatite A,
esquistossomose, e leptospirose têm
o mesmo mecanismo biológico de
disseminação,
sendo
igualmente
deletérias e por isso de notificação
compulsória.
Podem se propagar através da
ingestão e por contato da pele/mucosas
com a água contaminada, por falta de
água ou de rede de esgoto e alternativas
adequadas para deposição de dejetos e
por práticas precárias de higiene.
Em um contexto mais atual e
midiático, vivemos surtos de doenças
como dengue, chikungunya e zika,
esta de
repercussão mundial e
patogenicidade considerável, evidenciada
pelo desenvolvimento de microcefalia
em bebês cujas mães foram acometidas
por essa doença, e que são transmitidas
pela picada de um inseto/vetor ( Aedes
aegypti ) que se desenvolve na água.
Determinadas condições ambientais
, como por exemplo a chegada dos
períodos de chuva associadas às
condições de precariedade do sistema
de saneamento, constituem fatores de
extrema relevância para a ampliação
do problema, permitindo a criação de
condições adequadas e favoráveis à
proliferação do Aedes aegypti, que neste
contexto não reconhece as fronteiras que
separam , dentro de uma mesma cidade,
os favorecidos pelos serviços públicos
de água e esgoto, dos não possuidores
deste benefício; os mais conscientes e
bem informados dos que não tiveram
essa mesma oportunidade e ainda, não
separa os mais conscientes do sentido de
cidadania dos que não desenvolveram ou
não adotam essa postura.
Enquanto isso, questões biológicas
permitem a seleção de formas mais
adaptadas do vetor, principalmente por
este estar apto a se reproduzir também
em água contaminada,
o
que
aumenta
significativamente os
riscos de propagação
e descontrole da
epidemia,
expondo
uma parcela cada vez
maior da sociedade.
Os prejuízos
vão
além das questões
de saúde pública e
se estendem para o
âmbito moral, pelo não
comprometimento do
Governo, em suas diversas esferas, com
a integridade das políticas públicas no
Brasil.
Não menos relevantes, temos ainda febre
amarela,malária e encefalites...
MUITO SE SABE, MAS POUCO SE FAZ ...
Segundo dados alarmantes do ministério
das Cidades em fevereiro de 2014, mais
de 40% da população que habitam as
áreas urbanas no Brasil, não tem acesso à
rede de esgoto.
Precisamos
adotar
medidas
emergenciais, no sentido de minorar
tantos anos de descaso, no que
concerne ao saneamento no Brasil :
aumentar os investimentos na área do
saneamento; promover capacitação dos
gestores e operadores dos sistemas de
abastecimento; ampliar e monitorar as
redes de distribuição, tornando-as mais
seguras e acessíveis para todos ; promover
ações educativas que disseminem a
necessidade de preservação do meio
ambiente; intensificar os programas
de saúde que atendam a população,
buscando criar hábitos saudáveis de
higiene.
Dentre tantas outras medidas que
precisam ser implementadas, buscar a
conscientização da população para a
importância da utilização de água de
qualidade e do tratamento dos dejetos
domésticos e industriais, nos parece um
passo firme em direção a um futuro mais
promissor.
A autora é Bacharel em Ciências Biológicas
pela Universidade Federal da Bahia e
Licenciada nesta área pela Universidade
Católica do Salvador.
Possui Pós graduação nas áreas de Psicologia
da Educação e Educação Ambiental pela
UniFacs.
Atuou nas mais conceituadas escolas da
rede particular de ensino como docente e
coordenadora da área de Ciências Naturais.
Atualmente, coordena e ministra aulas em
curso preparatório para exames de seleção,
para o curso de medicina e saúde pública
nas principais Universidades do pais.
ANÁLISE DINÂMICA DE SISTEMAS (ADS)
MONITORAMENTO DOS TRANSIENTES HIDRÁULICOS
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Transientes Hidráulicos

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