PRINCIPAIS CONSEQUÊNCIAS DE TRANSIENTE HIDRÁULICO

Nesta seção, são apresentadas as principais consequências oriundas da ocorrência do transiente hidráulico em uma linha adutora, com ênfase nas pressões limites do sistema; na cavitação e separação da coluna líquida e; na possibilidade de alteração da qualidade da água aduzida.

2.5.1 Variação da Pressão em Sistemas Transitórios

Caso os efeitos transitórios não sejam corretamente calculados na fase de projeto, as linhas de recalque poderão estar sujeitas a condições de sobrepressão e subpressão, as quais diminuem a vida útil das peças, das conexões e da tubulação. Dependendo da magnitude dessas condições, pode ocorrer o rompimento da tubulação.

Outra consequência é o desconforto acústico que o fenômeno pode causar. O SeMAE, por exemplo, já recebeu diversas reclamações de moradores que residem próximo às Estações Elevatórias devido ao som provocado pelo fechamento das válvulas de retenção.

Além disso, pressões máximas podem destruir dutos, túneis, válvulas e outros componentes, causando danos consideráveis e às vezes até mesmo perda de vida humana. De forma menos drástica, fortes picos de pressão podem causar rachaduras no revestimento interno, danificar conexões e flanges entre seções da tubulação e destruir e/ou causar deformações aos equipamentos, como válvulas, ventosas ou qualquer outro tipo de dispositivo contra golpe de aríete. Por vezes, o dano não é notado no momento, mas resulta em vazamentos e corrosões intensificadas que, durante um período de tempo, podem reduzir significativamente a espessura da parede e, quando combinados com repetidos transientes, podem causar o colapso da tubulação (BOULOS et al., 2005).

Em acréscimo, pressões baixas (pressões negativas) podem resultar em flambagem, implosão e vazamento das juntas do tubo durante as fases subatmosféricas. Também têm como resultado a cavitação e, por consequência, a separação da coluna líquida, que serão tratadas no tópico subsequente. Destaca-se que transientes de baixa pressão são normalmente experimentados no lado a jusante de uma válvula de retenção (ELBASHIR e AMOAH, 2007).

2.5.2 Cavitação e Separação da Coluna Líquida

As baixas pressões que surgem durante o transitório podem gerar o fenômeno conhecido como cavitação.

De acordo com Porto (2006), quando um líquido em escoamento em uma determinada temperatura passa por uma região de baixa pressão chegando a atingir

o nível correspondente à sua pressão de vapor, naquela temperatura formam-se bolhas de vapor que provocam de imediato uma diminuição da massa específica do líquido. Estas bolhas ou cavidades são arrastadas no seio do escoamento e atingem regiões em que a pressão reinante é maior que a pressão existente na região onde elas se formaram. A brusca variação de pressão provoca o colapso das bolhas por um processo de implosão. Este processo, chamado cavitação, é extremamente rápido, chegando à ordem de centésimos de segundo.

Elbashir e Amoah (2007) afirmam que existem dois tipos de cavitação: a gasosa e a de vapor. A primeira ocorre quando há formação de bolhas pelo ar dissolvido devido à redução da pressão abaixo da pressão de saturação. Já a segunda acontece quando há a formação e destruição de bolsas de vapor, ou cavidades preenchidas com vapor, devido à pressão, baixada de tal forma que a água ferve em temperatura ambiente. A cavitação gasosa pode amortecer o efeito transiente se os bolsões de gás fossem suficientemente grandes. Já a cavitação por vapor pode ocasionar ruptura ou flambagem da tubulação.

No que concerne à separação da coluna líquida, esta é ocasionada pela cavitação de vapor. Quando a pressão atinge valores inferiores à pressão de vapor, são formadas cavidades de vapor no interior da tubulação. Geralmente, essa separação ocorre em cotas elevadas da adutora e, posteriormente, devido ao efeito transiente, as ondas de pressão positivas passam por esse local e as colunas que previamente estavam separadas se juntam. Isso ocasiona um choque frontal que pode chegar a romper as paredes da tubulação.

Uma outra forma de colapso poderá ocorrer durante a separação das colunas com a implosão da tubulação, caso as paredes dos tubos sejam muito finam (TSUTIYA, 1999).

2.5.3 Alteração da qualidade da água a partir da ocorrência da subpressão

Eventos transitórios também podem ter implicações significativas na qualidade da água. Esses eventos podem gerar ressuspensão de partículas sedimentadas, bem como descolamento de biofilme (BOULOS et al., 2005).

As juntas da tubulação são pontos suscetíveis a contaminação. Quando o material da adutora é o PVC-DEFoFo, essa junta costuma ser a junta elástica

integrada (JEI), a qual já vem com anel elástico na bolsa, tornando necessário apenas o encaixe da tubulação com lubrificante.

No entanto, os projetistas, ao dimensionarem redes com esse material, não possuem informações sobre a mínima pressão admissível pelo material, apenas a máxima. Isso porque a NBR 7665:2007 (Sistemas para adução e distribuição de água - Tubos de PVC 12 DEFoFo com junta elástica – Requisitos) não estabelece nenhum requisito de pressão mínima para esse tipo de material (ABNT, 2007). Assim, fabricantes como a Tigre, por exemplo, não informam a pressão mínima admissível pelo produto MPVC – DEFoFo em seu catálogo (TIGRE, 2018).

Outro tipo de material utilizado em adutoras, o polietileno (PE), possui juntas soldadas através de processos chamados de eletrofusão e termofusão. No processo de eletrofusão, é utilizada uma corrente elétrica que aquece os tubos devido a sua resistência e, no processo de termofusão, os dois tubos são aquecidos ao mesmo tempo através de equipamento específico.

Assim como a NBR 7665:2007, a NBR 15561:2017 não apresenta nenhum requisito sobre pressões mínimas. Desse modo, a fabricante Tigre, em seu catálogo Polietileno, também não aborda nenhuma especificação técnica sobre pressões baixas. A fabricante Kanaflex, por sua vez, apresenta em seu catálogo Kanaliso algumas restrições quanto ao uso do material diante de pressões negativas. Entretanto, essas restrições não são claras para todas as classes de tubo.

Dessa maneira, seguindo as orientações do catálogo Kanaliso, tubos1 _SDR

32,25 somente podem ser aplicados enterrados se não houver a ocorrência de pressão hidrostática interna negativa na tubulação em função de transientes hidráulicos, sucção ou pressão externa. Ademais, a utilização de SDR > 17 deve considerar um cuidadoso projeto de transientes hidráulicos, em especial as ondas de subpressão (KANAFLEX, 2018).

No que concerne à NBR 12266:1992, essas normas nem sempre têm seus parâmetros de disposição das redes de água e esgoto respeitados. Não é raro encontrar tubulações de esgoto sanitário a uma distância menor que 20 cm abaixo da rede de água, ou até acima da rede de água. Os efeitos transitórios combinados com

1 _{Nota do autor: Os tubos são designados pelo seu Diâmetro Externo Nominal (DE) e seu SDR (Standard Dimension}

o desrespeito à norma podem resultar na intrusão de esgoto sanitário em redes adutoras de água potável. Além disso, um evento transitório de baixa pressão, por exemplo, decorrente de uma falha de energia ou quebra de tubulação, tem o potencial de causar a intrusão de água subterrânea contaminada em um tubo em uma junta com vazamento ou quebra (BOULOS et al., 2005).