Como mitigar os danos causados ​​pelo golpe de aríete?

O golpe de aríete é um problema comum nos sistemas de distribuição de água e existem várias medidas de proteção disponíveis para mitigar os seus efeitos. No entanto, estas medidas devem ser adaptadas às causas específicas do golpe de aríete. Abaixo estão alguns métodos comumente usados:

A redução da vazão na tubulação pode reduzir até certo ponto a pressão do golpe de aríete. No entanto, isto pode exigir o aumento do diâmetro do tubo, o que aumenta os custos do projecto. No traçado da tubulação é fundamental evitar situações em que haja mudanças bruscas de declividade ou formação de lombadas (pontos altos) na linha.

Além disso, reduzir o comprimento da tubulação pode ajudar, já que tubulações mais longas geralmente resultam em maior golpe de aríete durante paradas de bombas. Uma abordagem é dividir uma única estação de bombeamento em duas e usar um poço de sucção para conectar as duas estações.

A magnitude do golpe de aríete durante o desligamento da bomba está principalmente relacionada à altura geométrica da estação de bombeamento. Quanto maior a cabeça geométrica, maior o potencial de golpe de aríete. Portanto, é importante selecionar uma cabeça de bomba apropriada com base nas condições locais.

Após o desligamento da bomba, o sistema deve aguardar que o tubo a jusante da válvula de retenção se encha de água antes de reiniciar a bomba. Durante a partida da bomba, é crucial não abrir totalmente a válvula de saída da bomba, pois isso pode causar golpe de aríete significativo. Muitos incidentes graves de golpe de aríete em estações de bombeamento ocorrem nessas condições.

(1) Adotando tecnologia de controle de pressão constante:

Um sistema de controle automatizado PLC (Controlador Lógico Programável) pode ser empregado para ajustar a velocidade das bombas por meio de controle de frequência variável. Como a pressão na rede de distribuição de água flutua com as mudanças nas condições de operação, picos ou quedas de pressão são comuns, levando ao risco de golpe de aríete e danos a tubulações e equipamentos. Ao monitorar a pressão e controlar a operação das bombas – ligando-as ou desligando-as ou ajustando sua velocidade – o sistema mantém uma pressão constante. Isso ajuda a evitar grandes flutuações de pressão e reduz a probabilidade de golpe de aríete.

(2) Instalação de supressores de golpe de aríete:

Esses dispositivos evitam principalmente o golpe de aríete causado pelo desligamento da bomba e são normalmente instalados perto da saída da bomba. Eles usam a pressão dentro da tubulação para ativar uma válvula de alívio de pressão quando a pressão cai abaixo de um limite definido, permitindo que a água seja descarregada para aliviar a pressão. Isso ajuda a equilibrar as pressões locais da tubulação e a evitar danos causados ​​por golpe de aríete. Os supressores de golpe de aríete estão geralmente disponíveis nos tipos mecânico e hidráulico. Os pára-raios mecânicos requerem reinicialização manual após a ativação, enquanto os hidráulicos são redefinidos automaticamente.

(3) Instalação de válvulas de retenção de fechamento lento em tubos de grande diâmetro:

Válvulas de retenção de fechamento lento podem mitigar efetivamente o golpe de aríete causado por desligamentos de bombas. No entanto, como a ação da válvula permite que um pouco de água retorne, é necessário um tubo de transbordamento no poço de sucção. As válvulas de retenção de fechamento lento vêm em dois tipos: tipos baseados em peso e tipos de armazenamento de energia. Essas válvulas podem ser ajustadas para fechar dentro de um período de tempo específico. Normalmente, a válvula fecha 70%-80% dentro de 3 a 7 segundos após a falha de energia, com os 20%-30% restantes do fechamento demorando 10 a 30 segundos, dependendo das condições da bomba e da tubulação. É importante observar que quando há pontos altos (corcovas) na tubulação, pode ocorrer golpe de aríete causado pela separação da coluna, caso em que a válvula de retenção de fechamento lento é menos eficaz.

(4) Instalação de uma torre reguladora de pressão unidirecional:

Uma torre reguladora de pressão unidirecional pode ser construída perto da estação de bombeamento ou em um ponto adequado da tubulação. O nível da água da torre deve ser inferior à pressão da tubulação naquele ponto. Quando a pressão da tubulação cai abaixo do nível da água da torre, a água é suplementada da torre para a tubulação para evitar a separação da coluna de água e para evitar o golpe de aríete. No entanto, esta medida não é muito eficaz na prevenção do golpe de aríete causado pelo fecho das válvulas. Além disso, a válvula unidirecional usada na torre deve ser confiável, pois uma falha pode levar a um golpe de aríete significativo.

(5) Instalação de tubos de derivação (válvulas) em estações de bombeamento:

Em condições normais, a pressão no lado de descarga da bomba é maior do que no lado de sucção, fazendo com que a válvula de retenção feche. Quando ocorre uma falha repentina de energia, a pressão no lado de descarga da bomba cai drasticamente, enquanto a pressão no lado de sucção aumenta dramaticamente. A diferença de pressão força a água transitória de alta pressão na tubulação de sucção a abrir a válvula de retenção, enviando água para o lado de descarga de baixa pressão. Este processo ajuda a equalizar a pressão em ambos os lados da bomba, reduzindo a probabilidade de golpe de aríete.

(6) Instalação de múltiplas válvulas de retenção:

Para tubulações longas, a instalação de múltiplas válvulas de retenção pode dividir a tubulação em seções. Cada seção teria sua própria válvula de retenção. No caso de golpe de aríete, o fluxo de água é dividido em seções menores à medida que cada válvula de retenção fecha em sequência. A menor altura de pressão em cada seção reduz a magnitude do golpe de aríete. Este método é especialmente útil para sistemas com uma grande diferença vertical de altura manométrica. No entanto, não pode eliminar o risco de separação da coluna de água. Uma grande desvantagem é que durante a operação normal, aumenta o consumo de energia da bomba e os custos operacionais.

Ao implementar estas estratégias, é possível reduzir eficazmente o impacto do golpe de aríete no sistema de abastecimento de água, garantindo segurança e eficiência na operação.

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