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O golpe de aríete em sistemas hidráulicos de proteção contra incêndio

Ilan Pacheco

Ilan Pacheco

golpe de aríete

O golpe de aríete em sistemas hidráulicos de proteção contra incêndio

O golpe de aríete, também conhecido na literatura em inglês pelo nome de water hammer (martelo hidráulico), por definição técnica é um distúrbio que consiste em fortes oscilações de pressão, normalmente disparadas por mudanças bruscas na velocidade de escoamento de um líquido dentro de uma tubulação.

Golpe de aríete

O golpe de aríete é gerado por mudanças de velocidade, sendo muitas vezes provocadas pelo fechamento ou abertura de válvulas; parada súbita ou partida de bombas de incêndio.
Estes eventos sucessivos são elementos de natureza vibratória, o que aumenta muito o seu poder destrutivo, além de alcançarem valores superiores à pressão normal de trabalho. Às vezes os danos não são imediatos, mas trazem problemas a médio e longo prazo em diversos equipamentos do sistema, em especial tubulações e suportes devido a fadiga do material.

 

Essas fadigas em sistemas hidráulicos de proteção contra incêndio acarretam enfraquecimento de vedações; vazamentos em conexões; ruptura de vedações e suportações; conexões; desempatamento de mangueiras de incêndio ou danos a equipamentos de medição/automação.

Daí surge a importância de um projeto elaborado por especialistas de proteção contra incêndio, pois o projeto deve incluir uma adequada avaliação dos riscos e especificação de equipamentos e dispositivos, com vistas a se evitar transientes indesejáveis.
O projeto, em alguns casos, pode prevê tubulações com classes de pressão capazes de suportar estes eventos indesejáveis, bem como, especificar um ou vários dispositivos de proteção contra o golpe de aríete, como por exemplo: ventosas; válvulas de alívio e válvulas de retenção.

As ventosas, também conhecidas como slow closing, por definição técnica, são dispositivos que atuam na proteção contra as depressões, uma vez que permitem a entrada de ar na tubulação através de um orifício localizado na parte superior da ventosa, limitando o valor da depressão ao da pressão atmosférica. As ventosas possuem dimensionamento específico para cada aplicação, visando evitar a ocorrência de choque hidráulico proveniente da reaproximação da coluna líquida.

As válvulas de alívio são dispositivos que atuam na proteção contra as sobre pressões, pois, através de mecanismos de regulagem, abrem-se quando a pressão excede a valores pré-fixados, permitindo a saída de uma quantidade de água até que a pressão caia abaixo do valor estabelecido, quando, então, fecham-se imediatamente. Desta forma, controlam o excesso de pressão, mantendo a pressão estabilizada.

Nos projetos devem ser previstos estes dispositivos em trechos que possam ocorrer efeitos de sobre pressão e devem abrir a uma pressão pré-fixada na ordem de 10% acima da pressão manométrica.
A válvula de retenção é um tipo de válvula que permite que os fluidos escoem em uma direção, porém, fecha-se automaticamente para evitar fluxo na direção oposta (contra fluxo). As válvulas de retenção são utilizadas em uma ampla variedade de locais, entretanto o foco será a instalação das válvulas de retenção em sistemas de proteção contra incêndio.

Estas válvulas de retenção, instaladas em sistemas de proteção contra incêndio, especificamente em sistemas de bombeamento de água, operam com elevada frequência. Dados estatísticos comprovam que a razão principal de rupturas em tubulações ou outros acidentes que ocorrem no sistema são provenientes de golpes de aríete perigosos causados pela inadaptação com a instalação ou falhas operacionais da válvula de retenção
Por exemplo, em uma instalação de bombeamento, quando da parada de uma bomba, o fluxo na tubulação de recalque começa a diminuir até parar totalmente e em seguida inverte seu sentido (refluxo). Caso não haja resposta imediata da válvula de retenção, o seu fechamento ocorrerá com uma velocidade negativa alta, devido ao refluxo, gerando sérias consequências. Os choques e sobre pressão devidos ao golpe de aríete submetem o material da válvula a altas solicitações e tensões provocando trincas e rupturas irrecuperáveis com consequências graves para a estação de bombeamento.

válvula de governo e alarme

Válvula de governo e alarme

Um tipo de válvula de retenção muito utilizada em sistemas de sprinkler, apesar de não ser conhecida com este termo, é a válvula de governo e alarme . Estas válvulas são instaladas em sistemas de sprinklers e tem como função a sinalização e alarme quando da entrada do sistema em operação. As válvulas de governo e alarme possuem um trim de controle para proporcionar maior segurança e facilidade para o sistema, como teste dos dispositivos de alarme sem a abertura do sistema, manômetros para a leitura das pressões a montante e a jusante da válvula, válvula de dreno, além de dispositivos que evitam falsas sinalizações do sistema.

As válvulas de governo e alarme se mantêm na posição estática e fechada para os dispositivos de alarme pela própria pressão do sistema. Em condições normais, as tubulações do sistema estão permanentemente cheias e pressurizadas, fazendo com que a vedação da portinhola seja mantida contra a sede sulcada da válvula, através do equilíbrio de pressões antes e depois da portinhola.

 

Quando um sprinkler é acionado, a pressão a jusante da válvula é reduzida em relação a pressão a montante da válvula. A portinhola então se levanta, permitindo que o fluxo de água do abastecimento entre no sistema para ser distribuída na área de incêndio, enquanto uma pequena fração também flui pelas ranhuras agora descobertas da sede, até os dispositivos de alarme.
Um equipamento importante que faz parte do trim da válvula de governo e alarme é a câmara de retardo. Acoplado ao trim de controle, têm a função de prevenir falsos disparos dos instrumentos de sinalização. A câmara de retardo só permite o fluxo de água para os instrumentos sinalizadores após seu completo abastecimento, desta forma picos de pressão e golpes de aríete serão absorvidos.

Nos últimos anos recebemos muitos relatos de válvulas rompendo; ruídos e trepidações que pareciam um “terremoto”; tubulações antigas e oxidadas que furam a cada entrada de bomba; tubulações que se deslocam das sapatas; mangueiras de incêndio que desempatam; entre outras.
É importante que os profissionais de segurança avaliem criteriosamente as condições de operação de suas redes e o histórico de ocorrências para verificar a adequação dos equipamentos e o atendimento às recomendações das Normas de Proteção Contra Incêndio.
Além disso, é importante realizar treinamentos para o pessoal de brigadas de incêndio e operação visando instruir sobre este perigoso fenômeno hidráulico; suas causas; ações e cuidados necessários para atenuar o surgimento e os efeitos de sobre pressões indesejadas.

Ilan Pacheco – Diretor Corporativo da ICS Engenharia.