A velocidade de escoamento de um líquido num sistema tubular pode sofrer alterações em função de variação de abertura de válvulas e de rotação de bombas. Estes eventos causam ondas positivas e negativas de pressão que se propagam pelas tubulações com velocidades entre 300 e 1000 metros por segundo. As positivas podem romper tubulações e danificar bombas e válvulas; as negativas podem provocar esmagamento de tubulações.
As ondas de pressão são refletidas nas extremidades, mudam de direção e percorrem o sistema várias vezes até perder toda energia.
A força de impacto (golpe de aríete) destas ondas aumenta na medida em que a mudança de velocidade de fluxo seja maior e ocorra num intervalo menor de tempo.
Golpes de aríete de proporções e consequências sérias podem ocorrer em sistemas tubulares quando:
. Existem pontos elevados onde pode haver vácuo, causando a repartição da coluna de água no desligamento da bomba ou ao fechar de uma válvula
. A velocidade de fluxo excede os 1,2 metros por segundo
. A relação pressão de ruptura versus pressão de funcionamento é menor que 3,5
. A válvula de retenção fecha antes do tempo de reflexão da onda
Na existência de uma ou mais das condições acima, é preciso reduzir o impacto do golpe de aríete absorvendo a sua energia ou suavizar a sua ocorrência para evitar danos ao sistema. Para esta finalidade, os seguintes itens / técnicas podem ser incorporados ao projeto:
. Câmeras de ar são tanques fechados contendo 1/3 de ar comprimido e 2/3 de água. Normalmente são instalados numa derivação da tubulação próxima à bomba. Servem tanto para amortecer ondas de pressão positiva quanto ondas de pressão negativa
. Torres de água têm a mesma função das câmeras de ar, sendo que a coluna de água sob pressão atmosférica faz o papel do ar comprimido
. Válvulas de retenção com mola ou contrapeso que fecham totalmente no momento que a coluna de água na tubulação atinge a velocidade “zero” e não há refluxo ainda
. Válvulas de alívio de pressão a base de mola com tensão regulável
. Válvulas hidráulicas pilotadas do tipo “controle de bomba” e “alívio de pressão”
. Válvulas ventosas e anti-vacuo para combater bolsas de ar e cavitação nos trechos elevados da tubulação
. Tubos fabricados de um material mais “elástico” (PVC, PEAD oposto ao aço) com uma relação “diâmetro interno / espessura parede” maior
. Inversores de frequência do tipo soft starter para aumentar o tempo do acionamento e desligamento da bomba alterando gradualmente a rotação do motor no dia a dia do uso do sistema
Na elaboração de um sistema hidráulico tubular sujeitos à ocorrência de golpes de aríete, são analisados:
. Velocidade de ondas de pressão
. Tempo de reflexão de onda
. Surto máximo
. Golpe de aríete máximo
O sistema em questão será ajustado e equipado de acordo com os resultados desta análise levando em consideração os parâmetros de menor custo/beneficio.
