Hoje vamos falar sobre o GOLPE DE ARÍETE em sistemas hidráulicos, mas antes, gostaria de receber avisos das nossas publicações via Whats?
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Golpe de ariete, também chamado de "Martelo Hidráulico" é um fenômeno que acontece durante um transiente hidráulico.
Transiente hidráulico por sua vez é caracterizado por um escoamento em regime transitorio ou regime não permanente.
Vamos traduzir .... um escoamento é permanente quando as suas condições ou propriedades não mudam com o tempo, o que na prática, o pessoal chama de regime, por exemplo, ao ligar uma bomba, um escoamento não permanente é estabelecido até que a bomba estabilize as suas condições, a partir desse momento, dizemos que a bomba "entrou em regime".
Entendendo isso, temos um transiente, sempre que as condições estão sendo alteradas no escoamento.
Essas mudanças acontecem por vários motivos, sendo os mais comuns, partida e desligamento de bombas, fechamentos parciais ou totais de válvulas ou rompimentos na tubulação.
Em decorrência da mudança das condições do escoamento, um variação na pressão pode ser observada que será mais intensa quanto maior for a variação da velocidade.
A essa variação de pressão que dá-se o nome de golpe de aríete ou martelo hidráulico, do inglês, waterhammer.
É por isso que fechamento brusco de válvulas é o evento que mais observamos o golpe de aríete.
Como mostrado na animação, ao fechar a válvula, a massa de fluido que estava em movimento choca-se com a válvula, gerando uma onda de pressão positiva (maior que a pressão antes do transiente) que irá viajar toda a tubulação a uma velocidade de mais de 1000 m/s se o fluido for água.
Essa onda de pressão "estufa" a tubulação e dependendo da severidade, pode provocar o seu rompimento.
Acontece que os materiais possuem elasticidade, com isso a tubulação "estufada" irá reagir provocando um movimento de redução da tubulação que e ela ficará menor do que o original, isso provoca uma redução na pressão, podendo chegar a pressão de vapor do líquido, gerando assim o eveito de cavitação e em casos mais severos, de separação de coluna (quando todo líquido vira vapor).
Essa interação entre o fluido e a tubulação é dado o nome de Interação Fluido Estrutura (IFE), que é matematicamente falando, bem complexo de modelar.
Também mostrado na segunda animação, temos uma válvula de retenção que sempre deve estar presente na instalação. Ela irá receber o impacto da onda de pressão, rebatendo-a de volta para a primeira válvula fechada que a rebate de novo e o ciclo se repete até que a energia do fluido seja totalmente dissipada.
Portanto, a válvula de retenção tem uma função importantíssima de segurança, ela absorve boa parte da onda de choque do transiente que protege a bomba.
Não é raro vermos situações catastróficas em bombas devido aos transientes, seja por ausência ou defeitos na válvula de retenção, como é o caso da última foto.
