O equipamento

O carneiro hidráulico, também chamado bomba de aríete hidráulico, é uma máquina mista, com característica de geratriz e de operatriz, que funciona pelo movimento da água através de válvulas, de modo que a única fonte de energia é a própria descarga e a altura da água disponível na captação. Funciona em decorrência exclusiva da energia proveniente do golpe de aríete, gerado internamente intermitantemente durante seu funcionamento, permitindo elevar uma parcela da água que nele penetra a uma cota superior à de captação. Potanto a grande vantagem desse tipo de equipamento está em não necessitar do auxílio de qualquer motor externo.

Em hidráulica golpe de aríete é uma sobrepressão que ocorre em um líquido em escoamento, quando, por qualquer razão, a descarga é submetida a uma repentina variação, por exemplo causada um fechamento rápido por uma repentina falta de energia. A sobrepressão se transmite através do próprio líquido, atingindo às paredes do encanamento e aos equipamentos a ele ligado. O nome decorre do intermitente e característico barulho proveniente de seu desenvolvimento.

Descrição do funcionamento

O carneiro hidráulico consta de um pequeno reservatório, que é uma câmara na qual existe uma abertura na parte inferior que pode ser vedada por uma válvula, convenientemente equilibrada por pequenos pesos, compondo o chamado castelo, e uma câmara de ar/água, que contém um volume de ar destinado a amortecer a onda de choque, absorver a energia da água e restituí-la (Fig. VI / A1.1).

Em trabalho a água enche o reservatório e começa a sair pelos orifícios próximos a parte superior, com descarga e velocidade crescentes. A válvula permanece aberta pela ação de seu peso, até que "o vazamento" atinge seu valor máximo e a válvula é arrastada bruscamente para cima, interrompendo o escoamento e gerando o "golpe", ou seja, uma sobrepressão ao longo do corpo do carneiro, provocando a abertura da válvula da câmara de ar. Assim. pressionada pela vazão descendente de montante, a água escapa para a câmara de ar e, conseqüentemente, sai pelo tubo de recalque, com uma descarga "q".  O alívio do golpe faz com que as pressões no interior das câmaras se tornem iguais. A válvula da câmara de ar se fecha e a água volta a escoar pelos orifícios do corpo do carneiro, pois as válvulas voltam a posição de repouso pela ação do seu próprio peso. E assim sucessivamente o ciclo é repetido tendo como único consumo dispendido a vazão perdida através do furos da câmara menor que origina o golpe.

Capacidade

A descarga "q" fornecida pelo carneiro depende da vazão de montante "Q" e também do desnível geométrico H_s. A altura H ( = H_r - H_s ) a que se pretende elevar a água influi igualmente sobre o valor do rendimento "e ". Em todos o casos, a tubulação adutora da captação ao carneiro deverá ter pelo menos 5 m de comprimento. A capacidade do carneiro, isto é, a descarga efetiva q, é calculada pela expressão

q = e . Q . B / H

sendo e o rendimento hidráulico do carneiro, e que depende da relação entre  H_s e a altura total de recalque H_r . Esse rendimento pode chegar a 80% segundo tabelas de certos fabricantes, podendo-se para efeito de estudos acadêmicas utilizar-se a seguinte tabela:

Relação Hs / Hr 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8

Rendimento e 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50

Exemplo
Para obter uma vazão de água 10 litros por minuto e elevação de 10 m, com uma queda de 2 m, de acordo com a tabela acima, para uma relação de 1:5 tem-se e  = 0,65, entre queda e elevação, a descarga de sucção teria de ser da ordem de Q = 10 / (0,65 x 1/5) = 77 l/minuto.

Observações finais

A despeito da simplicidade operacional e do tipo de energia requerido, havará sempre o desperdício de água durante seu funcionamento. Além de requerer certas condições topográficas locais favoráveis à sua instalação, esse volume de água dispendido pode ser bastante significativo e inviabilizar o emprego desse tipo de equipamento onde a água não for abundante e a altura de recalque for consideravelmente maior em relação a "altura de sucção".