Calcola la velocità dell'onda e l'incremento di pressione.
Il colpo d'ariete è il picco di pressione che si verifica quando un fluido in movimento è costretto a fermarsi o cambiare direzione bruscamente, come nella chiusura rapida di una valvola. Questo calcolatore risolve l'equazione di Joukowsky per l'aumento istantaneo di pressione da densità del fluido, velocità dell'onda e variazione di velocità, quindi stima il margine di resistenza della tubazione e raccomanda tempi di chiusura target per mantenere il picco al di sotto della pressione di progetto.
Equazione di Joukowsky: ΔP = ρ × a × ΔV dove ρ è la densità del fluido, a è la celerità dell'onda di pressione e ΔV è la variazione della velocità media. Velocità dell'onda a = √(K / ρ) / √(1 + (K/E) × (D/t)) dove K è il modulo di comprimibilità del fluido, E è il modulo di Young della parete della tubazione, D è il diametro e t è lo spessore della parete — una tubazione più flessibile (E minore) dà una a minore e un picco minore. Per acqua in acciaio rigido a ≈ 1.300 m/s; in tubi in PE flessibile a ≈ 250–400 m/s. Per mantenere il picco entro la classe di pressione, puntare a un tempo di chiusura della valvola T > 2L/a (periodo di una riflessione completa dell'onda), che distribuisce la decelerazione lungo la lunghezza della tubazione.
Un ingegnere di impianti che stima il picco dopo l'arresto di una pompa da 500 l/min su una tubazione da 1,2 km calcola ΔV = 2,1 m/s, ΔP = 26 bar, superiore alla classe della tubazione — e aggiunge un serbatoio di ammortizzazione con camera d'aria per attenuare l'onda di arresto.
Un progettista di processo che specifica una valvola per acqua di raffreddamento da 200 mm sceglie un attuatore elettrico con chiusura in 5 s invece del solenoide originale da 0,5 s, abbassando il picco da 18 bar a 3 bar ed evitando l'aggiornamento della classe della tubazione.
Un tecnico di impiantistica che indaga sui colpi nelle tubazioni all'arresto della lavatrice installa un ammortizzatore di colpo d'ariete in linea, dimensionato con il calcolatore per il volume di gas richiesto e la pressione nominale della linea.
Qualsiasi chiusura più rapida di T_c = 2L/a (lunghezza della linea × 2 / velocità dell'onda) produce il picco Joukowsky completo. Una chiusura più lenta distribuisce la decelerazione e riduce proporzionalmente il picco di pressione.
Le linee più lunghe accumulano più energia cinetica. L'aumento di pressione di Joukowsky di per sé non dipende dalla lunghezza, ma la durata del picco di alta pressione sì (= 2L/a), quindi il danno da fatica e il rumore acustico crescono con la lunghezza.
Sì — l'aria intrappolata si comprime e rimbalza, generando eventi di separazione di colonna con picchi ben al di sopra delle previsioni di Joukowsky. Sfiare sempre i punti alti e installare valvole rompivuoto sui tratti discendenti lunghi.