Golpe de aríete - Tubagens sob pressão - Saint-Gobain PAM Portugal

Golpe de aríete

Água

Os golpes de aríete

 

Aquando da conceção de uma rede, os riscos eventuais de golpes de aríete devem ser estudados e quantificados, a fim de se implementar as proteções necessárias, nomeadamente no caso de condutas elevatórias. Quando os dispositivos de proteção não forem previstos, as tubagens em ferro fundido dúctil têm uma margem de segurança frequentemente útil face às sobrepressões acidentais.

Origens

Quando se altera significativamente a velocidade de um fluido em escoamento numa tubagem, produz-se uma violenta mudança de pressão. Este fenómeno transitório, chamado golpe de aríete, aparece geralmente aquando de uma intervenção num equipamento integrante da rede (bombas, válvulas...). Ondas de sobrepressão e de depressão propagam-se ao longo da tubagem a uma velocidade “a” designada por celeridade da onda de choque.
Os golpes de aríete podem ocorrer tanto nas condutas gravíticas como nas elevatórias. São devidos a quatro causas principais:
  • O arranque e a paragem de bombas,
  • O fecho de válvulas, hidrantes, aparelhos de incêndio ou de lavagem,
  • A presença de ar,
  • A má utilização dos aparelhos de proteção.

Consequências

As sobrepressões podem levar, em casos críticos, à rutura de certas tubagens sem coeficientes de segurança suficientes. As depressões podem criar fenómenos de cavitação perigosos para as tubagens e para e os equipamentos hidráulicos.

Avaliação completa

O método gráfico de BERGERON permite determinar com precisão as pressões e débitos em função do tempo em todos os pontos de uma tubagem submetida a um golpe de aríete. Existem hoje softwares adequados à resolução destes problemas complexos.

Prevenção

As proteções a implementar para limitar um golpe de aríete num valor admissível são diversas e adaptadas a cada caso. Agem, ou ao abrandar a modificação da velocidade do fluido, ou ao limitar a sobrepressão em relação à depressão. O utilizador deve determinar o valor de sobrepressão e de depressão criado pelo golpe de aríete, e avaliar, segundo o perfil da tubagem, o tipo de proteção a adotar:

  • Volante de inércia na bomba,
  • Válvula de alívio,
  • Reservatório de ar comprimido (RAC)
  • Aspiração auxiliar,
  • Chaminé de equilíbrio..
O reservatório de ar comprimido (RAC) é de uso corrente. Tem duas funções:
  • Limitar a sobrepressão (perda de carga controlada por um obturador)
  • Evitar a cavitação (descarga do balão).

Em caso de paragem brusca de uma bomba, a depressão é compensada por um caudal fornecido pela descarga do balão. Aquando da inversão do escoamento de água, a energia da massa de água é transformada em perdas de carga por enchimento do reservatório através do obturador calibrado. O perfil da tubagem é determinante para o dimensionamento do reservatório. Na prática, a curva de depressão mínima (resultante após proteção) não deve descer abaixo do perfil real da tubagem em mais de cinco metros. Os gráficos de PUECH e MEUNIER ou software apropriado permitem determinar o volume dos reservatórios de proteção.

Além disso, as tubagens em ferro fundido dúctil têm uma margem de segurança importante:
  • Em sobrepressão: a PAM autoriza uma ultrapassagem de 20 % da Pressão de Funcionamento Admissível para as sobrepressões transitórias;
  • Em depressão: a junta garante a estanqueidade em relação ao exterior, mesmo em caso de vazio parcial da tubagem.