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Golpe de aríete na parada da bomba: a depressão vem primeiro
O golpe de aríete na parada da bomba começa com uma queda de pressão, não com uma alta: a bomba para no tempo de Mendiluce Tp = C + K * L * v / (g * Hm) e, se Tp < 2L/a, a pressão na bomba cai o valor pleno de Joukowsky, dH = a * dv / g. Em adutoras em aclive isso pode levar a linha piezométrica abaixo do tubo e causar separação de coluna.
Desligue a bomba de uma adutora que sobe até um reservatório. A água continua subindo por inércia, a pressão na bomba despenca e a onda de depressão corre pela linha.
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1. Separação de coluna acontece quando…
2. Um volante de inércia no conjunto motor-bomba ajuda porque…
3. Na parada da bomba, uma válvula de retenção que fecha tarde…
Por que isso acontece
Valores de referência da calculadora de golpe de aríete; a animação é a simulação no tempo.
Tempo de parada da bomba (Mendiluce)
Sem energia, a bomba e a coluna de água desaceleram juntas. Linhas longas, com muita água em movimento, demoram mais para parar; bombas com muita altura param mais depressa.
Parada rápida ou lenta
Como no fechamento de válvula, o que decide é comparar o tempo de parada com a ida e volta da onda, 2L/a. Se a bomba para antes da onda voltar, a depressão chega ao valor de Joukowsky.
A depressão vem primeiro
Na parada, o primeiro movimento é uma QUEDA de pressão na bomba, que corre pela linha. Em adutoras em aclive, a linha piezométrica pode cair abaixo do perfil da tubulação: pressão negativa.
Separação de coluna
Se a pressão chega perto da de vapor, a coluna de água se rompe. Quando ela volta a se juntar, o choque é muito maior que o golpe previsto. A calculadora usa −0,8 bar(g) como margem. Proteções usuais: tanque hidropneumático, volante de inércia, chaminé de equilíbrio e ventosas.
Fórmulas em texto
- Fórmula de Mendiluce (tempo de parada da bomba)
Tp = C + K * L * v / (g * Hm)- Tp = tempo de parada da bomba (s) · C = coeficiente empírico função da declividade Hm/L (1 para Hm/L < 0,20, até 0 para Hm/L >= 0,40) (s) · K = coeficiente empírico função do comprimento (2 em linhas curtas até 1 nas longas) (-) · L = comprimento da adutora (m) · v = velocidade inicial (m/s) · Hm = altura manométrica da bomba (m) · g = 9,81 m/s2
- Parada rápida ou lenta
Tp < 2 * L / a- a = celeridade da onda (m/s) · se verdadeiro: parada rápida, depressão plena de Joukowsky
- Depressão na bomba (Joukowsky)
dH = -a * dv / g- dH = variação de pressão na bomba (m) · dv = variação de velocidade, de v0 a zero (m/s)
- Verificação de separação de coluna
p_min / (rho * g) = H_min - z < -8.2 m- abaixo de -8,2 m (-0,8 bar g, margem da calculadora): separação de coluna · H_min = cota piezométrica mínima (m) · z = cota da tubulação (m) · rho = massa específica (kg/m3)
Perguntas frequentes
O que acontece com a pressão quando a bomba desliga?
O primeiro efeito é uma queda de pressão na bomba, porque a coluna de água continua subindo por inércia enquanto a bomba desacelera. A onda de depressão corre pela linha; depois a coluna inverte, a retenção fecha e vem a sobrepressão.
O que é a fórmula de Mendiluce?
É uma estimativa empírica do tempo que a bomba leva para parar depois de uma falta de energia: Tp = C + K*L*v/(g*Hm). Linhas longas, com muita água em movimento, param devagar; bombas de grande altura param depressa.
O que é separação de coluna numa adutora?
Quando a pressão chega perto da pressão de vapor, a coluna de água se rompe e forma uma cavidade de vapor. Quando as colunas voltam a se juntar, o choque pode ser muito maior que o golpe previsto por Joukowsky.
Como proteger a adutora do golpe na parada da bomba?
As proteções usuais são tanque hidropneumático, volante de inércia para alongar a parada, chaminé de equilíbrio e ventosas nos pontos altos. A escolha depende da envoltória de pressão mínima ao longo do perfil.