Golpe de aríete é a variação brusca de pressão numa tubulação cheia de líquido, causada por uma mudança rápida na velocidade do fluxo. Acontece quando uma válvula fecha depressa ou quando uma bomba para de repente.
A onda de pressão percorre o tubo, provoca batidas e vibração e pode romper juntas, tubos e equipamentos.
Para evitar que isso ocorra, é importante não tratar o golpe como defeito de uma peça isolada e trocar apenas o componente que quebrou.
O problema está na forma como o sistema é operado e protegido. Enquanto a manobra que causa o golpe continuar igual, a peça nova sofre o mesmo esforço.
O que é golpe de aríete?
Golpe de aríete ou transiente hidráulico, é a variação de pressão acima e abaixo do valor normal de um conduto forçado, que é causada por mudança brusca na velocidade do líquido.
A definição é da apostila de Hidráulica Geral da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF). O conduto forçado é a tubulação que trabalha cheia e sob pressão.
A água praticamente não reduz seu volume quando submetida à pressão. Por isso, quando uma válvula se fecha bruscamente, ela interrompe o fluxo de água em movimento, provocando um aumento repentino da pressão na tubulação.
Essa sobrepressão volta pela tubulação como uma onda, reflete nas extremidades e vai e volta até se dissipar, alternando picos de pressão alta e de pressão baixa.
Na instalação, o fenômeno aparece como batidas secas na tubulação, vibração dos suportes e vazamentos em juntas e conexões.
A fase de pressão baixa também é perigosa, porque pode achatar tubos de parede fina ou puxar ar para dentro da linha.
Por que o golpe acontece: válvula e bomba
As causas principais são o fechamento de válvulas ou registros e a partida ou a parada de bombas, segundo a apostila da UFJF. A parada de bomba é a situação mais frequente nas instalações industriais e de saneamento.
Quando o motor desliga, a vazão cai rápido, a coluna de líquido tende a voltar, e a válvula de retenção na saída da bomba fecha sobre o fluxo inverso.
O que separa uma manobra segura de uma perigosa é o tempo de fechamento comparado ao tempo de ida e volta da onda.
A UFJF chama esse tempo de fase e o calcula como duas vezes o comprimento da linha dividido pela velocidade da onda.
O fechamento rápido da válvula gera sobrepressão máxima, enquanto o fechamento lento reduz o pico de pressão. A velocidade da onda, chamada de celeridade, depende do material e da espessura do tubo.
Pela fórmula da apostila da UFJF, um tubo de aço com diâmetro 100 vezes maior que a espessura dá cerca de 1.000 m/s.
Assim, numa linha de aço de 500 m, a fase é de cerca de 1 segundo, e qualquer fechamento mais rápido que isso é uma manobra rápida.
Como calcular a sobrepressão do golpe de aríete
Na manobra rápida, a sobrepressão é dada pela fórmula de Joukowsky: a altura de sobrepressão é igual à celeridade multiplicada pela variação de velocidade e dividida pela aceleração da gravidade.
Um trabalho de conclusão de curso da Universidade Federal de Uberlândia (UFU) atribui a formulação clássica do fenômeno a Joukowski e a Allievi. Na manobra lenta, a apostila da UFJF usa a fórmula de Michaud, que considera o tempo de fechamento.
Os números mostram por que o golpe rompe tubulações. Pela fórmula de Joukowsky, interromper um fluxo de 2 m/s num tubo de aço gera perto de 200 m de coluna de água. Isso equivale a cerca de 2.000 kPa (20 bar).
No PVC, a celeridade é menor, e a mesma parada gera cerca de metade disso. Os valores são estimativas pelas fórmulas da apostila da UFJF e servem para comparação.
A apostila da UFJF dá o coeficiente de cada material no cálculo da celeridade. Ele vale 0,5 para o aço, 1,0 para o ferro fundido, 5,0 para o concreto e 18,0 para o PVC.
Quanto maior o coeficiente, mais o tubo se deforma, e mais lenta e fraca é a onda. Por isso, a mesma manobra produz golpes diferentes em linhas de materiais diferentes.
O que as normas brasileiras dizem sobre o golpe
Nas instalações prediais de água, a referência é a ABNT NBR 5626:2020, que trata de sistemas prediais de água fria e quente. Segundo um trabalho da Universidade Federal de Lavras (UFLA) sobre a norma, o limite de velocidade de 3 m/s não evita o golpe, mas limita os picos de sobrepressão.
O mesmo trabalho registra que as sobrepressões por transientes devem ser consideradas no dimensionamento, desde que não passem de 200 kPa, cerca de 20 m de coluna de água.
Adutoras e estações de bombeamento seguem normas próprias. São elas a ABNT NBR 12215-1:2017, de projeto de adutora de água em conduto forçado, e a ABNT NBR 12214:2020, de projeto de estação de bombeamento.
Nesses sistemas, o estudo de transientes é parte do projeto hidráulico e define os dispositivos de proteção. Peça ao projetista que esse estudo conste do memorial.
Como evitar o golpe de aríete
A proteção combina operação mais lenta e dispositivos que absorvem ou aliviam a onda. Um estudo apresentado no congresso técnico do Confea em 2021, da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA), reúne os mecanismos usados em adutoras.
A lista abaixo mostra os principais, com o que cada um faz:
- Fechamento lento de válvulas: manobra com tempo maior que a fase da linha, por volante com redução ou atuador com tempo ajustado;
- Velocidade menor na tubulação: diâmetro dimensionado para limitar a velocidade, o que reduz o pico de pressão;
- Volante de inércia: massa acoplada à bomba que, segundo a UFU, prolonga a desaceleração do conjunto depois do desligamento;
- Válvula de alívio: abre com a sobrepressão e descarrega parte do líquido; segundo a UFERSA, não protege contra a subpressão;
- Reservatório hidropneumático e chaminé de equilíbrio: volumes de ar ou de água que absorvem a oscilação de pressão;
- Ventosa: admite ar na fase de pressão baixa e o expulsa depois, evitando o vácuo na linha.
A válvula de retenção merece atenção à parte. Ela impede o retorno da água à bomba, mas o estudo da UFERSA alerta que, instalada no lugar errado, pode ampliar o golpe.
O trabalho da UFU lembra que o fechamento retardado da retenção é uma das condições de cálculo previstas na norma de adutoras.
O modelo e a posição da retenção fazem parte do projeto de proteção, como mostra o post sobre tipos de válvula de retenção.
O que levar ao fornecedor
Se a instalação já tem batidas ou rompimentos, registre quando eles acontecem: ao desligar a bomba, ao fechar uma válvula ou na partida.
Anote também o comprimento e o material da linha, a vazão, a pressão de trabalho e as válvulas instaladas. Com isso, o projetista identifica a manobra que gera o golpe e define a proteção.
Nos pedidos de orçamento de válvula de retenção feitos na Soluções Industriais entre 11/2024 e 10/2026, cerca de 3 em cada 10 traziam medida ou especificação.
Para cotar a retenção da saída de bomba, informe o diâmetro, a pressão, o fluido, a posição de montagem e se o modelo precisa fechar rápido para limitar o golpe.
A visão geral das válvulas de uma linha está no post sobre tipos de válvulas industriais. Com esses dados, compare fornecedores de válvula de retenção na Soluções Industriais, que reúne mais de 50 mil fornecedores e permite cotar com vários deles de uma vez.
Em adutoras, estações de bombeamento e linhas de processo, a solução final passa por profissional habilitado.
