Calculadora de golpe de aríete (estimativa de sobrepressão)

O que é golpe de aríete?

Quando um líquido em escoamento é interrompido de repente, sua energia cinética se transforma em pressão. A pressão acumulada na válvula percorre a tubulação como uma onda, próxima da velocidade do som. Isso é golpe de aríete. Pode romper tubos, flanges e carcaças de bombas e soltar suportes.

Fórmulas

Para fechamento rápido, o aumento de pressão segue a relação de Joukowsky: Δp = ρ × a × Δv, em que ρ é a massa específica, Δv a variação de velocidade e a a celeridade da onda de pressão. A celeridade depende do módulo de compressibilidade volumétrica do líquido e da elasticidade do tubo:

a = √(K / ρ) / √(1 + (K / E) × (D / e))

A onda percorre a linha e retorna em 2L / a. Se a válvula fechar antes disso, o fechamento é rápido. Para fechamento mais lento, o aumento é aproximadamente Δp = 2 × ρ × L × Δv / tc (Michaud).

Exemplo

Água escoa a 2 m/s em um tubo de aço com diâmetro interno de 200 mm e parede de 5 mm. A celeridade calculada é 1236 m/s. O fechamento rápido eleva a pressão em 24,7 bar. Para uma linha de 600 metros, o tempo crítico é 0,97 segundos. Fechar a válvula em 6 segundos reduz o aumento para cerca de 4 bar. Um tubo flexível apresenta sobrepressão bem menor: em polietileno de parede espessa, a celeridade cai para algumas centenas de m/s e o aumento de pressão cai proporcionalmente.

Limites

Este cálculo é preliminar. Parada da bomba, separação de coluna, redes ramificadas, reservatórios hidropneumáticos e a característica real de fechamento da válvula exigem análise de transientes. Ar na linha altera a celeridade. O projeto final cabe a um engenheiro qualificado.