Uma tubulação projetada para transportar água pode perder capacidade hidráulica, consumir mais energia, apresentar oscilações de pressão e sofrer transientes severos por causa de algo que, à primeira vista, parece inofensivo: ar.
O problema ganha importância porque o ar na rede de abastecimento não aparece apenas quando uma tubulação é aberta para manutenção. Ele pode estar dissolvido na própria água, ser aprisionado durante o enchimento, entrar durante situações de pressão subatmosférica ou ser introduzido por condições inadequadas de bombeamento. Posteriormente, esse ar pode se deslocar, acumular-se e interagir dinamicamente com a água.
Em experimentos com tubulações descendentes, pesquisadores observaram que uma vazão volumétrica de ar equivalente a apenas 0,1% da vazão de água já poderia se acumular em determinadas condições. Portanto, volumes aparentemente pequenos não devem ser automaticamente tratados como irrelevantes.
Por isso, compreender o ar na rede de abastecimento deixou de ser apenas um detalhe de projeto. Trata-se de um tema diretamente ligado à hidráulica, eficiência energética, confiabilidade operacional, manutenção, qualidade da água e, em alguns sistemas, até à medição do consumo.
Por que existe ar dentro de uma tubulação de água?
Em primeiro lugar, deve-se separar dois fenômenos diferentes: ar dissolvido e ar livre.
A água contém gases dissolvidos. Enquanto a pressão permanece elevada, uma quantidade maior desses gases pode permanecer em solução. Entretanto, quando a pressão diminui, parte deles pode deixar a fase líquida e formar pequenas bolhas. Esse comportamento está relacionado à Lei de Henry e pode ser percebido até no ponto de consumo, quando uma água aparentemente esbranquiçada volta a ficar transparente depois de alguns segundos.
Assim, nem todo ar na rede de abastecimento entrou fisicamente por uma abertura. Parte dele já estava dissolvida na água e simplesmente passou para a fase gasosa depois de uma mudança nas condições hidráulicas.
Além disso, existem fontes externas. A literatura técnica da American Water Works Association identifica, entre outras possibilidades, entrada de ar em juntas quando a pressão interna fica abaixo da atmosférica, vórtices na sucção de bombas, tubulações de sucção mal projetadas, colunas de bombas de poços e dispositivos de admissão de ar operando durante situações de pressão negativa.
Enchimento da tubulação: um momento crítico
Quando uma tubulação está vazia, ela não está realmente “vazia”. Seu volume interno está ocupado por ar.
Consequentemente, no momento em que a água volta a entrar, inicia-se um escoamento bifásico: água de um lado e ar do outro. A frente de água avança e precisa empurrar o ar para alguma saída.
Caso existam pontos nos quais esse ar não consiga escapar adequadamente, formam-se bolsões. Portanto, o processo de enchimento merece atenção especial na operação de adutoras e redes que passaram por manutenção, esvaziamento ou interrupção.
Experimentos publicados em 2024 com tubulações em escala relevante reforçaram que os processos de enchimento e esvaziamento produzem interfaces ar-água e oscilações de pressão que não podem ser analisadas apenas como um escoamento permanente convencional.
Da mesma forma, pesquisas recentes sobre enchimento rápido demonstram que a compressão do ar aprisionado pode gerar importantes elevações de pressão. Logo, controlar a velocidade de enchimento não é apenas uma questão de conforto operacional; é também uma medida de proteção do sistema.
O ar sempre se acumula nos pontos altos?
Os pontos altos são, sem dúvida, regiões clássicas de atenção. Como a densidade do ar é muito menor que a da água, existe uma tendência de as bolhas migrarem para regiões elevadas do perfil hidráulico.
Por esse motivo, ventosas são tradicionalmente instaladas em pontos altos, mudanças de declividade e outras posições estratégicas.
Entretanto, uma conclusão mais atualizada merece atenção: o ar não precisa ficar restrito aos pontos mais altos.
Uma pesquisa publicada em 2024 sobre redes durante o enchimento observou aprisionamento de ar não somente no ponto alto experimental, mas também em outros trechos da rede. Além disso, foram observados bolsões alongados e volumes maiores do que aqueles encontrados em experimentos envolvendo apenas uma tubulação isolada.
Portanto, localizar o ar na rede de abastecimento somente pelo levantamento topográfico pode ser insuficiente. O perfil da tubulação é fundamental, porém vazão, pressão, geometria, derivação, velocidade de enchimento e condições de contorno também influenciam o comportamento.
Bolsas de ar podem reduzir a capacidade da tubulação
Quando um bolsão ocupa parte da seção transversal de uma tubulação, a água deixa de utilizar aquela seção da mesma maneira que utilizaria em uma linha completamente cheia.
Além disso, o encontro entre água e ar pode produzir regiões turbulentas, saltos hidráulicos e perdas adicionais.
Consequentemente, o ar na rede de abastecimento pode reduzir a capacidade de transporte e alterar o ponto de funcionamento do sistema.
Uma revisão científica dedicada à eficiência energética de adutoras concluiu que o aprisionamento persistente de ar reduz a capacidade de transporte por causa das perdas de carga adicionais. Em casos extremos, pode ocorrer o chamado air binding, condição na qual o bloqueio provocado pelo ar compromete severamente ou até interrompe o escoamento.
O mesmo trabalho reuniu casos de engenharia nos quais o gerenciamento inadequado do ar esteve associado a aumentos relevantes dos custos de bombeamento. Uma estimativa citada na revisão apontou incremento de 10% ou mais em determinadas instalações. Esse percentual, entretanto, não deve ser aplicado indiscriminadamente a todos os sistemas, pois o impacto depende da geometria, pressão, vazão, tamanho do bolsão, posição e condição operacional.
Ainda assim, a mensagem para gestores é direta: uma estação elevatória pode estar gastando mais energia não apenas por causa das bombas, motores ou rugosidade, mas também porque o sistema está transportando água em condições hidráulicas prejudicadas pelo ar.
Ar pode aumentar ou diminuir o golpe de aríete?
Essa é uma das questões mais interessantes do fenômeno.
Seria tentador afirmar que o ar na rede de abastecimento sempre aumenta o golpe de aríete. Contudo, essa conclusão seria tecnicamente incorreta.
O ar é compressível. Dessa forma, dependendo de seu volume e localização, um bolsão pode funcionar parcialmente como um amortecedor, armazenando energia e reduzindo determinados picos de pressão.
Por outro lado, essa mesma compressibilidade também permite contração, expansão e deslocamento da interface ar-água. Assim, em determinadas situações, podem ocorrer pressões ainda mais elevadas, oscilações complexas ou impactos da coluna de água após a expulsão do ar.
Ensaios experimentais mostraram que existe inclusive um volume crítico de ar capaz de produzir as maiores sobrepressões em determinadas condições. Portanto, a presença de ar não deve ser classificada simplesmente como “boa” ou “ruim” para o transiente. O resultado depende do sistema.
Pesquisa publicada em 2025 reforçou esse caráter duplo: dependendo da posição da válvula e da configuração do sistema, o ar aprisionado pode reduzir ou agravar as pressões transitórias.
É justamente por isso que estudos de transientes hidráulicos continuam sendo indispensáveis em sistemas relevantes.
Pressão negativa: quando a tubulação começa a admitir ar
Uma queda rápida de pressão pode ocorrer por desligamento de bomba, falta de energia, ruptura, fechamento ou abertura inadequada de válvulas e diferentes manobras operacionais.
Se a pressão interna ficar abaixo da atmosférica, passa a existir condição favorável à entrada de ar.
Nesse cenário, admitir ar de maneira controlada pode ser desejável. Afinal, a admissão evita vácuo excessivo e ajuda a proteger determinadas tubulações contra deformação, separação de coluna e outros problemas.
Por isso, algumas ventosas possuem justamente a função de admitir grandes volumes de ar durante o esvaziamento ou diante de pressão subatmosférica.
No entanto, surge uma segunda preocupação.
Pressão negativa também pode representar risco à qualidade da água
Uma rede de água potável deve, em condições normais, funcionar como uma barreira hidráulica. Enquanto a pressão interna é positiva e existe um pequeno vazamento, a tendência é de a água sair da tubulação para o solo.
Entretanto, se ocorrer pressão negativa, esse gradiente pode se inverter.
A Organização Mundial da Saúde destaca que manter a rede pressurizada ajuda a impedir a entrada de contaminantes. Durante obras, esvaziamentos e situações de perda de pressão, essa barreira pode ser temporariamente comprometida.
A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos também documentou situações de pressão negativa associadas a desligamentos de bombas e outros transientes. O órgão identifica vazamentos, juntas, conexões e até ventosas submersas ou instaladas em caixas inundadas como possíveis caminhos de intrusão quando a pressão externa supera a pressão interna.
Consequentemente, a discussão sobre ar na rede de abastecimento também envolve engenharia sanitária.
Não basta instalar uma ventosa. A caixa precisa possuir drenagem adequada, o dispositivo precisa permanecer protegido de inundação e a instalação deve permitir entrada de ar sanitariamente segura.
Afinal, para que servem as ventosas?
De maneira simplificada, existem três necessidades diferentes.
Durante o enchimento, é necessário expulsar grandes volumes de ar.
Durante a operação pressurizada, pequenas quantidades de ar liberadas da água ou acumuladas na linha precisam ser eliminadas.
Durante o esvaziamento ou uma situação de pressão negativa, é necessário admitir ar em quantidade suficiente para evitar vácuo excessivo.
Por isso, existem ventosas automáticas, ventosas de ar/vácuo e equipamentos combinados, além de soluções com fechamento controlado para determinadas aplicações.
A AWWA mantém atualmente a norma C512-25 para válvulas de liberação de ar, ar/vácuo e combinação utilizadas em sistemas de água e esgoto. Além disso, o Manual M51 é dedicado à seleção, dimensionamento, localização e instalação desses dispositivos.
Entretanto, uma ventosa grande não é necessariamente uma ventosa melhor.
A capacidade de admissão e expulsão, as curvas do fabricante, a diferença de pressão, o comportamento do orifício e o fechamento precisam ser analisados. Inclusive, pesquisas alertam que curvas de desempenho fornecidas para algumas válvulas podem não representar adequadamente o comportamento real do equipamento, o que pode produzir erros importantes em simulações de transientes.
O que dizem as normas brasileiras?
No Brasil, a preocupação também aparece nas normas de projeto.
A ABNT NBR 12218:2017, referente às redes de distribuição de água, encontra-se indicada como vigente e prevê a avaliação de ventosas em pontos estratégicos da rede, considerando, entre outros fatores, enchimento, esvaziamento, capacidade de admissão e expulsão de ar e facilidade de manutenção.
Já a ABNT NBR 12215-1:2017, aplicada ao projeto de adutoras em conduto forçado e também indicada como vigente, dedica atenção específica aos dispositivos de entrada e saída de ar e aos transientes hidráulicos. A norma considera, entre outros critérios, vazões de admissão e expulsão e estabelece, para a condição tratada em seu dimensionamento, velocidade de enchimento da ordem de 0,3 m/s.
Esse valor também aparece como referência em recomendações tradicionais da AWWA para enchimento lento de determinadas linhas. Entretanto, cada instalação deve ser analisada conforme projeto, geometria, equipamentos e estudo de transientes; portanto, 0,3 m/s não deve ser tratado como uma solução automática para qualquer sistema.
Água branca ou leitosa pode ser apenas ar
Outro efeito bastante conhecido do ar na rede de abastecimento aparece diretamente no ponto de consumo.
Quando a água pressurizada chega à torneira e a pressão cai para aproximadamente a atmosférica, gases dissolvidos podem formar milhares de microbolhas. Consequentemente, a água parece branca ou leitosa.
Um teste visual simples ajuda a identificar o fenômeno: em um recipiente transparente, uma água esbranquiçada provocada por microbolhas tende a clarear de baixo para cima, porque as bolhas sobem e escapam para a atmosfera.
Todavia, água branca por ar não deve ser confundida automaticamente com qualquer alteração de cor. Turbidez persistente, sedimentos, odor ou alteração que não desapareça merecem investigação específica de qualidade da água.
E o hidrômetro? O ar pode ser registrado?
Esse é um tema que exige cuidado técnico.
Não é correto afirmar que todo ar na rede de abastecimento necessariamente gera cobrança indevida. Da mesma forma, também não é correto afirmar que a passagem de ar nunca pode afetar um hidrômetro.
O comportamento depende da tecnologia do medidor, da condição hidráulica e, sobretudo, do regime de abastecimento.
Pesquisas realizadas em sistemas com abastecimento intermitente demonstram que hidrômetros mecânicos podem registrar parcialmente o fluxo de ar expulso durante o reenchimento da rede.
Um estudo de 2025 analisou o enchimento rápido de uma tubulação experimental de aproximadamente 1.500 litros. Nas condições de laboratório, o ar foi comprimido entre 1,3 e 2,5 vezes, dois terços dos hidrômetros avaliados apresentaram falha e os equipamentos registraram aproximadamente 33% a 63% do fluxo volumétrico de ar como volume medido.
Além disso, evidências de campo publicadas em 2026 reforçaram que hidrômetros mecânicos podem, em determinadas condições, superestimar o consumo devido à passagem de ar.
Entretanto, esses resultados não devem ser generalizados para redes continuamente pressurizadas nem para todos os tipos de medidores. Eles demonstram, principalmente, que redes intermitentes exigem atenção especial à forma como são esvaziadas, reenchidas, ventiladas e medidas.
Para profissionais da gestão comercial, portanto, a discussão hidráulica e a discussão metrológica precisam conversar entre si.
Como identificar problemas relacionados ao ar na operação
O diagnóstico do ar na rede de abastecimento não deve depender de um único sintoma.
Ruídos, vibração, água esbranquiçada, comportamento instável de válvulas, oscilações de pressão, redução aparentemente inexplicável de vazão, aumento da energia específica de bombeamento e reclamações recorrentes depois de interrupções são indícios que merecem avaliação conjunta.
Além disso, um diagnóstico mais robusto deve combinar perfil altimétrico, cadastro de ventosas, registros de manutenção, telemetria de pressão, vazão das elevatórias, curvas das bombas, histórico de interrupções e, quando necessário, medições de pressão em alta frequência para capturar transientes que sistemas de supervisão convencionais podem não registrar.
Dessa maneira, passa-se de uma manutenção reativa para uma gestão de ar baseada em hidráulica e dados.
A operação pode ser tão importante quanto o projeto
Uma rede pode ter sido corretamente projetada e, anos depois, começar a apresentar problemas.
Isso acontece porque condições de campo mudam.
Novas derivações podem ser implantadas. Vazões podem crescer. Bombas podem ser substituídas. Reservatórios podem passar a trabalhar em outras faixas. Setores podem ser modificados. Ventosas podem ficar bloqueadas, isoladas, submersas, dimensionadas para uma realidade antiga ou simplesmente perder eficiência.
Assim, o ar na rede de abastecimento não deve ser tratado apenas durante a implantação da obra.
A revisão científica sobre eficiência energética alerta justamente que estratégias de gerenciamento de ar inicialmente adequadas podem perder desempenho à medida que as condições operacionais do sistema evoluem.
Consequentemente, inspeção, manutenção e reavaliação hidráulica precisam acompanhar a vida útil do ativo.
O profissional de saneamento continua sendo a principal barreira
Modelos hidráulicos, sensores, telemetria e algoritmos ajudam cada vez mais a identificar problemas. Ainda assim, quem interpreta os sinais e conhece a história operacional da rede continua tendo papel decisivo.
É o profissional de saneamento que associa uma reclamação de baixa pressão a uma recente manutenção. É a equipe de campo que identifica uma ventosa isolada. É o operador que percebe alteração no ruído de uma adutora. É o engenheiro que relaciona queda de capacidade a um ponto alto mal protegido. Além disso, é a gestão comercial que percebe padrões anormais de medição depois da retomada do abastecimento.
Portanto, compreender o ar na rede de abastecimento significa valorizar uma visão integrada entre projeto, operação, manutenção, controle de perdas, qualidade da água, eficiência energética e gestão comercial.
Ar na rede não é detalhe: é hidráulica
O ar faz parte da realidade dos sistemas de abastecimento. O objetivo técnico, portanto, não consiste em imaginar uma rede absolutamente livre de qualquer molécula de gás, mas sim em impedir que o ar se acumule e se comporte de maneira prejudicial ao sistema.
Para isso, pressão, vazão, topografia, transientes, velocidade de enchimento, funcionamento das bombas e desempenho das ventosas precisam ser analisados de forma conjunta.
Além disso, estudos recentes estão mostrando que o fenômeno é ainda mais complexo do que indicavam as regras simplificadas tradicionalmente usadas no setor. O ar pode aparecer fora dos pontos altos, pode alterar o transporte de água, pode aumentar ou amortecer transientes e, em abastecimentos intermitentes, pode até interferir na confiabilidade da medição.
Consequentemente, tratar adequadamente o ar na rede de abastecimento não representa apenas proteger uma tubulação. Significa aumentar confiabilidade, reduzir desperdício energético, melhorar a operação, proteger a qualidade da água e entregar um serviço mais eficiente à população.
E, para isso, tecnologia ajuda — mas conhecimento hidráulico e profissionais de saneamento bem preparados continuam sendo indispensáveis.
Fontes
American Water Works Association — normas para válvulas de ar e lista atual de padrões. Acessar a AWWA
American Water Works Association — Manual M51 sobre seleção, dimensionamento e localização de ventosas. Acessar referência do Manual M51
U.S. Environmental Protection Agency — estudos sobre pressão negativa e intrusão de contaminantes em redes de distribuição. Acessar estudo da EPA
World Health Organization — Water Safety in Distribution Systems. Acessar publicação da OMS
Tasca et al. — Contribution of Air Management to the Energy Efficiency of Water Pipelines. Acessar estudo científico
Pothof e Clemens — estudo experimental sobre transporte e acúmulo de ar em tubulações descendentes. Acessar pesquisa
Martins e colaboradores — modelagem de aprisionamento de ar em redes durante enchimento. Acessar estudo
Chen et al. — dados experimentais de enchimento e esvaziamento de tubulações em grande escala. Acessar estudo na Scientific Data
Ferrante, Casinini e Meyer — efeitos do ar sobre hidrômetros em abastecimento intermitente. Acessar pesquisa de 2025
Tamari e Arroyo-Correa — evidências de campo sobre ar e sobre-registro em hidrômetros mecânicos. Acessar pesquisa de 2026
USGS — explicação sobre microbolhas e aparência esbranquiçada da água. Acessar USGS
ABNT NBR 12218:2017 — projeto de redes de distribuição de água para abastecimento público. Consultar referência da NBR 12218
ABNT NBR 12215-1:2017 — projeto de adutoras de água em conduto forçado. Consultar referência da NBR 12215-1
