O Golpe de Aríete

GOLPE DE ARÍETE

Ana Maria Souza Mendonça RA: 118538 1

Fábio Silva França RA: 118007 2

Resumo

No estudo da Hidráulica, a análise dos aspectos que a denomina, podemos confrontar um tema mais complexos e que nos últimos tempos tem tido notáveis progressos, que é o que se refere aos fenômenos transitórios. Devido à sua grande importância em projetos de sistemas hidráulicos, nota-se um grande desenvolvimento deste tema, mas outro motivo é devido às contribuições dos incessantes avanços da informática. Dentre esses fenômenos, o mais comum, que ocorre com muita frequência, e um dos mais interessantes, é o que se conhece como golpe de aríete. Neste contexto, o presente trabalho aborda o estudo desse fenômeno, fazendo sua definição, seus possíveis cálculos e como pode-se evitar o Golpe de Aríete.

Palavras-chave: Golpe de Aríete. Hidráulica. Contexto. Prevenção.

Introdução

O nome Aríete vem de um dispositivo ou arma de guerra utilizada nas Idades Média e Antiga. O Aríete era composto por um grande tronco de árvore com uma das extremidades revestida por peça metálica, geralmente de bronze, muitas vezes no formato de uma cabeça de um carneiro.Essa arma era utilizada pelos soldados que, sincronizados em grupo, chocavam a extremidade metálica desse tronco contra portões repetidas vezes, até que a estrutura viesse a romper.

O golpe de aríete é um fenômeno que ocorre no interior das tubulações que conduzem tanto água fria quanto água quente sob pressão quando essa mesma água ao escoar pelos tubos em alta velocidade é bruscamente interrompida. De forma simplificada, golpe de aríete é o choque violento nas paredes de uma tubulação quando há mudança brusca no movimento do líquido, como, por exemplo, quando um registro é fechado. Tal processo acaba gerando sobre pressões nas conexões e equipamentos da instalação hidráulica, algo muito parecido com o que a arma medieval fazia, só que nesse caso ao invés dos soldados em velocidade chocarem-se abruptamente com as portas de uma muralha é o líquido em escoamento que se choca devido ao fechamento rápido de um registro ou de uma válvula. Como a água é praticamente incompressível, dependendo da magnitude da sobre pressão resultante, o golpe de aríete pode provocar uma deformação tão acentuada que rompe as paredes do tubo, principalmente se ele estiver fragilizado.

Segundo LÜDECKE et al. (2006), por causa da inércia do fluido, a velocidade do líquido não é capaz de se ajustar à nova configuração do escoamento quando ocorre um fechamento brusco de válvula. Como consequência, parte da energia cinética do fluido é transformada em energia de pressão, que se converte em trabalho de compressão do líquido e na deformação das paredes do duto (LOMBARDI, 2005). Devido a esses fenômenos, surgem ondas de pressão ao longo da tubulação. As altas magnitudes e velocidades de propagação (em torno de 1000 m/s) dessas ondas de pressão podem colocar em risco as tubulações e seus acessórios, podendo ocorrer até mesmo deformações plásticas nos tubos e falhas estruturais. Em casos mais severos é possível até escutar o impacto devido a ele nos encanamentos. Assim, se a tubulação não for de material adequado ou não for bem dimensionada para suportar as mudanças de pressão ocorridas durante o golpe de aríete, podem surgir sérios problemas para o circuito hidráulico. Portanto, é necessário um melhor entendimento de como ocorrem e quais as magnitudes e velocidades de propagação das ondas de pressão.

O trabalho possui como objetivo a análise do fenômeno de golpe de aríete resultante do fechamento repentino de uma válvula. Outra motivação para o estudo do golpe de aríete é o seu possível uso na detecção de vazamentos nas tubulações. Existem hoje diversas técnicas que buscam identificar a presença e a localização desses vazamentos tais como métodos acústicos que utilizam sensores capazes de medir a energia acústica gerada pelo vazamento assim como métodos óticos, que identificam as mudanças de temperatura na parede do duto causadas pelo vazamento (MURVAY e SILEA, 2012).

Análise Conceitual

A Importância da Prevenção do Golpe de Aríete e os riscos que o golpe de aríete pode gerar nas tubulações são consideráveis. Dessa forma, um melhor entendimento das consequências causadas pelo golpe de aríete é necessário para manter os dutos e todos os componentes do sistema hidráulico em um bom estado de funcionamento.  Quanto maior a velocidade de escoamento do fluído, tão maior pode ser o Golpe de Aríete. Em prédios muito altos ou tubulações muito extensas a ocorrência é de maior impacto.