Torre de água: princípio de funcionamento, finalidade, características

2025 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2025-01-24 13:23

Torre de água é o projeto mais simples projetado para regulação autônoma do fluxo de água e pressão no sistema de encanamento. O simples princípio de funcionamento da caixa d'água determinou seu amplo uso.

Tipos de caixa d'água

Tais desenhos são usados pela humanidade há vários séculos. O pico de sua popularidade cai no final do século 19 - a primeira metade do século 20. Naquela época, eles eram usados em depósitos e estações para manutenção de locomotivas a vapor. Desde então, eles perderam sua importância, mas ainda são usados, por exemplo, para abastecimento autônomo de água para áreas suburbanas ou empresas industriais.

As primeiras caixas d'água foram construídas principalmente de tijolo vermelho, menos frequentemente de madeira. Surgiram então as estruturas de concreto armado. Na segunda metade do século 20, o cientista Rozhnovsky propôs seu projeto a partir de chapas de aço.

A torre de Rozhnovsky se parece muito com uma granada com cabo. O diâmetro da base da torre de água é 1,5-2 vezes menor que o diâmetro do tanque. As vantagens deste projeto são a alta velocidade de montagem (os cilindros ocos são soldados a partir de chapas de aço) e a fácil instalação no local, bem como o peso relativamente baixo.

Agora, para abastecimento de água, os tanques individuais na forma de tanques volumétricos de metal são instalados com mais frequência. Pilares de aço ou concreto armado são usados como suportes.

O princípio da caixa d'água

A operação da caixa d'água seria impossível se não fosse o fenômeno de equalização de pressão em vasos comunicantes, ou equilíbrio hidrostático. Sob a influência da gravidade, a água no tanque desloca o líquido das tubulações até que a pressão no tanque se torne igual à pressão no sistema de tubulação. Esta foi a base para a operação das torres de água antes do advento das bombas elétricas.

Com o advento das bombas elétricas, o esquema de seu trabalho mudou um pouco. Se antes eram as principais fontes de água do sistema, agora passaram a desempenhar o papel de reserva. Uma estação de bombeamento atua como um "fornecedor" de água, que fornece pressão através de um sistema de tubulação diretamente ao consumidor.

Ao mesmo tempo, a bomba bombeia água para o tanque da torre até que esteja completamente cheio ou os automáticos funcionem. No momento do pico de carga, quando o consumo de água é máximo e a estação de bombeamento não pode lidar com o trabalho, a válvula do tanque se abre e a água começa a fluir para o sistema da reserva. Isso acontece até que a estação de abastecimento de água comece novamente a cumprir suas funções. Depoistodo o ciclo se repete.

Elementos da torre de água

Independentemente do tipo e princípio de funcionamento, a torre de água é composta por 5-6 unidades. O número de elementos pode variar significativamente e é determinado pela finalidade da instalação, sua localização, distância da fonte primária, qualidade da água e outros critérios.

De uma forma ou de outra, cada torre contém:

1. Tank - um tanque de aço, concreto armado ou plástico com capacidade de várias dezenas a vários milhares de metros cúbicos.
2. Suporte - uma armação ou estrutura monolítica feita de concreto armado, vigas de aço ou tijolo vermelho com altura não superior a 25-30 metros. Deve manter o tanque acima do nível de cada consumidor.
3. Abastecimento vertical de água - uma tubulação de abastecimento proveniente da nascente e saída, com diâmetro de 200 m, que é colocada no sistema de abastecimento de água.
4. Escotilha de ventilação - na foto da caixa d'água ela é mostrada com uma seta. É necessário manter o volume de ar no tanque e evitar a estagnação da água.
5. Estação de bombeamento com sistemas de controle é uma estrutura separada, geralmente localizada acima da fonte.

Um sistema de filtragem com vários graus de purificação da água pode ser introduzido no projeto da torre de água, bem como uma unidade de automação para controlar o nível do líquido e evitar que ele caia a um valor crítico.

Principais funções da caixa d'água

Do princípio de funcionamento da caixa d'água segue sua principal função -alinhamento do cronograma de trabalho da estação de bombeamento. Imagine uma situação em que a bomba fornece água diretamente, sem um link intermediário na forma de uma torre de água.

A pedido de cada consumidor, ele liga e desliga, ou seja, funciona de forma caótica. Como resultado, o desgaste de seus mecanismos aumenta, o consumo de energia se torna desigual, o que aumenta a carga na usina.

Como resultado, as empresas de serviços são forçadas a gastar dinheiro em reparos caros. Para evitar que tudo isso aconteça, eles instalam torres de água.

A segunda função é manter a pressão na tubulação. A água localizada a uma altura considerável, sob a influência da própria gravidade, cria a pressão necessária no sistema. Como resultado, a carga é removida da estação de bombeamento.

Propósito Adicional

Outro propósito e princípio de operação da torre de água estão intimamente relacionados. A água na fonte raramente atende aos padrões sanitários estabelecidos, portanto, se for usada para necessidades domésticas ou para beber, a torre de água é usada como estação de filtragem.

Filtros grossos são incorporados ao sistema de tubulação de abastecimento, que retém metais pesados, óxidos de ferro e chumbo, areia e outros poluentes. No tanque, a lareira assenta e fica ainda mais limpa. O sistema de cartuchos de limpeza instalados no abastecimento de água pode purificar a água de bactérias patogênicas, entregandoao consumidor um produto perfeitamente puro.

A criação de um abastecimento de água de emergência, que pode ser utilizado em caso de falha da rede de água ou incêndio, é outra função adicional da caixa d'água.

Trabalho da torre com bomba automática

O princípio de funcionamento de uma torre de água com bomba automática praticamente não difere do esquema de trabalho descrito por nós anteriormente. A única exceção é o fato de que em tal sistema não há estação de bombeamento como tal. Sua função é realizada por uma bomba elétrica compacta.

Quando o nível de água no tanque cai abaixo do valor limite, o sistema de automação envia um sinal e a bomba começa a bombear água para o tanque. Quando o tanque estiver cheio, espere até que o nível do líquido baixe novamente.

Tais sistemas são usados com mais frequência em áreas privadas e suburbanas. Uma boia funciona como um indicador do nível do líquido, que, caindo quase até o fundo, fecha os contatos e dá um sinal ao relé, caso contrário já controla o funcionamento da bomba.

Definição das características

Para que o sistema desempenhe suas funções adequadamente, é necessário que a altura da caixa d'água seja maior que a altura de qualquer outra estrutura atendida. É por isso que muitas vezes os tanques de água podem ser vistos nos telhados de edifícios de vários andares (especialmente em filmes americanos). Se esta condição não for atendida, a estagnação da água no tanque é possível.

Outro parâmetro importante de uma caixa d'água é o volume do tanque de trabalho. Este indicador é determinado pelo fluxogramaágua pelos consumidores. Normalmente, o tamanho do recipiente é selecionado para que o líquido acumulado seja suficiente para uso ao longo do dia. Neste caso, a bomba ligará apenas à noite, o que reduzirá a carga na rede elétrica.

Recursos de design da fundação

A altura da torre e o volume do tanque afetam diretamente o custo da torre. E não estamos falando tanto do custo da estrutura de sustentação e do reservatório, mas do preço da fundação. Antes de escolher o tipo e a profundidade da fundação, é feito um cálculo não apenas para a carga estática, mas também para a dinâmica - durante o enchimento do tanque, podem ocorrer vibrações que desequilibram a estrutura.

A estabilidade também é calculada levando em consideração a influência da carga do vento. Quanto mais alta a torre, mais ela se desviará do plano vertical em ventos fortes e tempestuosos. Balançando, a torre começará a “perturbar” a água, aparecerão ondas que aumentarão várias vezes a pressão permitida da torre de água na base. Como resultado, a estrutura entrará em colapso.

Portanto, ao instalar até mesmo uma casa de campo, não negligencie a ajuda de profissionais. Ao gastar dinheiro agora, você pode ficar tranquilo quanto à confiabilidade e desempenho de sua torre de água no futuro.