Ter uma torneira de água potável em casa não é um luxo, mas sim um avanço significativo. No entanto, essa comodidade pode ser perdida num instante se ocorrer um golpe de aríete na tubulação. O golpe de aríete pode não só causar falta de água, como também levar ao alagamento do apartamento.
Neste artigo, discutiremos em detalhes como esse fenômeno perigoso ocorre e como evitá-lo.
A natureza do golpe de aríete em tubulações
O golpe de aríete é uma onda de choque que se propaga ao longo da superfície de um cano de água e através de suas conexões. Quando a pressão aumenta, a onda de choque é positiva; quando a pressão diminui, ela é negativa. Ocorre quando um cano vazio é enchido ou quando uma torneira é fechada repentinamente. O efeito destrutivo desse fenômeno deve-se principalmente à incompressibilidade do líquido.
Se a água pudesse ser comprimida várias vezes, como o gás, por exemplo, os canos não estourariam. um aumento acentuado na pressãoA pressão excessiva ocorre quando o fluxo de líquido para repentinamente, mas o golpe de aríete também pode ser causado por outros fenômenos no sistema de abastecimento de água.
Razões
O golpe de aríete ocorre com mais frequência quando uma válvula de fechamento é fechada repentinamente. Quando a água flui pelos canos e sai de uma torneira, a pressão no sistema hidráulico permanece constante. No entanto, quando uma válvula é fechada repentinamente, essa pressão pode aumentar várias vezes, fazendo com que as paredes do cano se rompam e cedam.
O golpe de aríete também pode ser causado por:
- Ligar ou desligar abruptamente uma bomba potente.
- Presença de ar no sistema de abastecimento de água ou no circuito de aquecimento.
O acionamento intermitente da bomba pode ser causado por uma alimentação elétrica instável em instalações que abrigam estações de bombeamento de água de alta potência. A presença de ar no sistema também contribui significativamente para esse fenômeno perigoso; portanto, antes de operar sistemas fechados com líquidos, certifique-se de que estejam completamente livres de ar.
Consequências
Quando expostos repetidamente a alta pressão, que ocorre como resultado do golpe de aríete, até mesmo os sistemas mais confiáveis podem perder a vedação. Também pode ocorrer uma ruptura na tubulação. de um único, porém forte choque hidráulico.
Como resultado desse impacto, o abastecimento de água para os edifícios conectados à rede é completamente interrompido. Infelizmente, as consequências desse fenômeno não se limitam à falta de água na torneira.
Se um cano estourar em um prédio de apartamentos, os bens dos proprietários dos apartamentos, bem como dos vizinhos do andar de baixo, serão danificados após o rompimento do cano e a entrada de líquido no espaço habitacional.
Se um cano principal de água que abastece um bairro inteiro se romper, o acidente já pode ser considerado uma emergência.
Em consequência desse incidente, os moradores de dezenas de prédios de apartamentos ficarão não apenas sem água potável, mas também sem esgoto, já que todas as caixas de descarga dos vasos sanitários são abastecidas com água fria. Tomar banho, mesmo com o fornecimento de água quente funcionando normalmente, também será impossível.
Se um cano de água quente for danificado por um golpe de aríete, o incidente, além de causar danos materiais, pode resultar em queimaduras graves. Um vazamento no sistema de aquecimento, onde o fluido refrigerante está sempre sob pressão significativa e a temperatura do líquido ultrapassa os 70 graus Celsius, pode ser particularmente perigoso.
As consequências do golpe de aríete podem causar danos significativos, por isso é importante aprender a prevenir aumentos repentinos de pressão em tubulações.
Métodos de proteção
A observância das diretrizes de instalação de sistemas hidráulicos e de aquecimento pode minimizar o risco de golpe de aríete, mas sistemas adequadamente projetados, por si só, não o eliminam completamente. Evitar essa situação desagradável exige uma abordagem abrangente e o cumprimento das normas de segurança e instruções técnicas.
A probabilidade de ocorrência de golpe de aríete pode ser significativamente reduzida seguindo as seguintes regras na instalação e operação de tubulações de água.
- Ao ligar o sistema de abastecimento de água ou de aquecimento, os elementos de corte das conexões devem estar abertos. muito lentamenteO fechamento do abastecimento de água também deve ser feito com muita suavidade. A abertura e o fechamento suaves das válvulas de corte são essenciais não apenas em instalações industriais, mas também ao ligar o abastecimento de água e os sistemas de aquecimento em residências. A pressão excessiva durante um golpe de aríete pode danificar facilmente as instalações da casa, por isso é importante seguir as precauções de segurança quando a água é fornecida a uma residência sob pressão significativa.
- Ao instalar dispositivos automáticos para abertura e fechamento suaves de válvulas de corte em sistemas hidráulicos ou de aquecimento, o erro humano em caso de golpe de aríete pode ser completamente eliminado. É claro que, ao utilizar componentes eletrônicos, os sistemas hidráulicos tornam-se dependentes de eletricidade, mas para eliminar completamente a possibilidade de falhas devido a dispositivos automáticos, é necessário equipar esses mecanismos com uma fonte de alimentação de reserva. Essa reserva é absolutamente essencial, tanto em grandes empresas quanto para o funcionamento normal dos serviços públicos em residências particulares. Recomenda-se também equipar estações de bombeamento com controle automático. Isso também ajuda a prevenir o golpe de aríete, causado por uma queda repentina de pressão decorrente da ativação ou desativação de equipamentos de bombeamento potentes.
- Aplicação de acumuladores hidráulicos e dispositivos de amortecimentoAlém disso, ajuda a minimizar os efeitos de aumentos repentinos de pressão na rede de abastecimento de água. Esses dispositivos geralmente consistem em uma carcaça metálica com uma membrana interna. Quando ocorre um golpe de aríete, a membrana se move, permitindo que o excesso de líquido seja absorvido. Isso também é útil quando há risco de ruptura de um cano.
A água passará e a pressão diminuirá, a membrana retornará à sua posição original devido ao ar localizado no lado oposto. - Para reduzir a pressão nas redes de abastecimento de água, pode-se utilizar válvula de segurança, que se abre quando o líquido atinge um determinado nível. Esses dispositivos também podem proteger a tubulação contra danos, mas esse tipo de proteção requer uma derivação adicional da válvula até o sistema de esgoto.
- Para proteger uma casa ou apartamento particular do golpe de aríete, você pode usar um método muito simples que compensa o excesso de pressão expandindo as paredes do cano. Sistemas de aquecimento ou abastecimento de água não precisam necessariamente ser instalados com esses materiais, mas um trecho de cano feito com borracha resistente ao calor pode absorver completamente o golpe de aríete em um sistema pequeno.
- Bypass do termostatoÉ uma medida eficaz para combater o golpe de aríete de baixa intensidade, portanto, essa "melhoria" no aquecimento autônomo só pode ser implementada em sistemas de aquecimento residenciais. Normalmente, um furo de 0,5 mm de diâmetro na válvula principal é suficiente para permitir que o excesso de fluido flua livremente para o circuito de água fria quando ocorre alta pressão.
- Termostato com proteção instalado no sistema de aquecimento.Além disso, ajuda a prevenir fenômenos perigosos como o golpe de aríete. Este dispositivo funciona incorporando um pequeno mecanismo adicional dentro da válvula termostática principal que se abre independentemente da temperatura do fluido. Esta válvula interna começará a permitir a passagem do fluido quando a pressão do líquido refrigerante se aproximar do valor máximo permitido, evitando assim o rompimento dos tubos.
Como proteger as instalações da sua casa contra o golpe de aríete
Um vazamento em um cano de água em um apartamento pode ter consequências muito sérias, especialmente se o vazamento causar danos aos vizinhos cujos apartamentos estão localizados no andar de baixo onde ocorreu o acidente.
A seção do sistema de abastecimento de água localizada no apartamento pode conter tubos de metal antigos, que enferrujam com o tempo e podem ser destruídos durante o funcionamento, sem mencionar a força mortal do golpe de aríete.
IMPORTANTE! Para minimizar o risco de vazamentos, recomenda-se a instalação de válvulas de gaveta, que, devido ao seu design, não interrompem o fluxo de água imediatamente. Válvulas de esfera, tão práticas não só na cozinha, mas também no chuveiro, podem causar acidentes graves.
Embora os acumuladores hidráulicos sejam mais frequentemente usados em residências particulares, onde a água é fornecida por uma bomba localizada em um poço profundo, esses produtos também podem ajudar a proteger o sistema de abastecimento de água de um apartamento contra o golpe de aríete.
Além disso, o líquido acumulado nesses dispositivos pode ser utilizado em caso de interrupção temporária no abastecimento de água. O golpe de aríete também pode ser prevenido com o uso de amortecedores especiais instalados nas tubulações de água fria ou quente.
A instalação não autorizada de qualquer equipamento em um sistema de aquecimento central é estritamente proibida. Para proteger sua casa contra o golpe de aríete, solicite que um especialista da empresa administradora do condomínio realize um teste do sistema de aquecimento.
Se todas as bolsas de ar forem removidas dos radiadores e tubulações em tempo hábil, não haverá necessidade de se preocupar com o golpe de aríete, pois todas as medidas necessárias para prevenir esse fenômeno serão tomadas na sala de caldeiras e ao longo do percurso de fornecimento de líquido refrigerante até o apartamento.
Para reduzir o risco de vazamentos no sistema de abastecimento de água quente, recomenda-se também substituir as torneiras por modelos de rosca e instalar tubulações utilizando materiais modernos que suportem o excesso de pressão na tubulação da forma mais eficaz possível.
Algumas palavras sobre a teoria do golpe de aríete.
O golpe de aríete hidráulico só ocorre quando o fluido não consegue se comprimir o suficiente para compensar o aumento repentino de pressão. Quando a pressão aumenta em um ponto, sua força se propaga por toda a tubulação e, ao encontrar um ponto frágil, causa deformação ou ruptura do material.
Esse efeito, que ocorre em tubulações de alta pressão, foi descoberto pela primeira vez pelo cientista russo N. Ye. Zhukovsky no final do século XIX. Zhukovsky também desenvolveu uma fórmula para calcular o tempo mínimo necessário para fechar uma válvula e evitar um aumento perigoso de pressão em um sistema fechado de abastecimento de água.
- Dp=p(u0-u1)
Onde:
- Dp — aumento de pressão em N/m2;
- ρ é a densidade do líquido, kg/m³.
- u0 e u1 são os valores médios da velocidade do líquido na tubulação antes e depois do fechamento da válvula.
O cientista comprovou que a velocidade de propagação da onda de choque depende principalmente do diâmetro e do material do tubo. Esse valor também depende da compressibilidade do líquido.
Os cálculos só devem ser realizados após a determinação experimental da densidade da água, que pode variar significativamente dependendo da quantidade de sais dissolvidos. A velocidade de propagação de um golpe de aríete é sempre calculada utilizando a seguinte fórmula:
- c=2L/T.
Onde:
- c é a velocidade da onda de choque;
- L — comprimento da tubulação;
- T — tempo.
Substituindo os valores nesta fórmula, você pode determinar com precisão a velocidade de propagação do golpe de aríete. O golpe de aríete é uma onda que oscila em uma frequência específica.
Calcular o número de oscilações por unidade de tempo também é fácil, se necessário. Basta usar a seguinte fórmula:
- M = 2L/a
Onde:
- M é a duração do ciclo de oscilação;
- L — comprimento da tubulação;
- a é a velocidade da onda (m/s).
Para simplificar os cálculos, os valores da velocidade da onda de choque para golpe de aríete em tubulações feitas dos seguintes materiais são apresentados abaixo:
- Aço - 900 - 1300 m/s;
- Ferro fundido - 1000 - 1200 m/s;
- Plástico - 300 - 500 m/s.
Substituindo esses valores na fórmula, é possível calcular com precisão a frequência das oscilações do golpe de aríete em um trecho de uma tubulação de água de determinado comprimento.
Esta é a teoria do golpe de aríete em sua descrição matemática mais rudimentar. No projeto de sistemas de engenharia modernos, computadores potentes são usados para realizar esses cálculos, eliminando a necessidade de recorrer a cálculos manuais da velocidade e da força do golpe de aríete.
Conclusão
O golpe de aríete em tubulações de água pode causar acidentes graves nos setores de habitação e serviços públicos. Esses incidentes são especialmente graves no inverno. O rompimento de um cano de aquecimento pode levar à hipotermia e doenças, principalmente quando crianças pequenas e idosos ficam sem aquecimento.
