Golpe de Ariete:

Por: M.I.A. Angel Velasco Ramírez.

El fenómeno hidráulico  denominado  Golpe de Ariete  se presenta valvulasdealivioyanticipadorasdegolpedearietesobre las paredes de un conducto trabajando a presión,  cuando se  modifica bruscamente el movimiento del  fluido; pudiendo ser esta interrupción al abrir o cerrar una válvula de seccionamiento,  siendo  semejante al que se tiene por el paro o arranque de equipos de bombeo, ya sea en condiciones de operación normales o por la interrupción de la energía eléctrica cuando esta se utiliza en los motores que impulsan a las bombas.

El Golpe de Ariete se origina debido a que el fluido es ligeramente elástico (aunque en diversas situaciones se puede considerar como un fluido no compresible.)  En consecuencia, cuando se cierra bruscamente una válvula o un grifo instalado en el extremo de una tubería de cierta longitud, las partículas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrás y que siguen aún en movimiento. Esto origina una sobrepresión que se desplaza por la tubería a una velocidad que puede superar la velocidad del sonido en el fluido.

Esta sobrepresión tiene dos efectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubería. Cuando todo el fluido que circulaba en la tubería se ha detenido, cesa el impulso que la comprimía y lo  por tanto, ésta tiende a expandirse. Por otro lado, la tubería que se había ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensión normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otra onda de presión en el sentido contrario.

 El fluido se desplaza en dirección contraria pero, al estar la válvula cerrada, se produce una depresión con respecto a la presión normal de la tubería. Al reducirse la presión, el fluido puede pasar a estado gaseoso formando una burbuja mientras que la tubería se contrae. Al alcanzar el otro extremo de la tubería, si la onda no se ve disipada, por ejemplo, en un depósito a presión atmosférica, se reflejará siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresión del fluido y la dilatación de la tubería.

Teorías y Formulas

El fenómeno del Golpe de Ariete es muy complejo y su estudio envuelve  varias condiciones e innumerables variables, con la finalidad de facilitar su análisis;  pueden ser hechas algunas simplificaciones que han dado origen a teorías o expresiones aproximadas; sin embargo es un análisis generalmente complejo y laborioso, que escapa  a los alcances de este artículo.

Como practica más generalizada se ha adoptado la fórmula de  Lorenzo Allievi, en donde se obtiene el valor máximo que puede adquirir esta sobrepresión, ya que fue deducida considerando las condiciones máscríticas  para el cierre de una válvula, esto es aceptando que la máxima presión se verifica al instante de la primera fase del fenómeno y que el tiempo de cierre es: T = 2L/a

La fórmula es: h=(145v) / (1+EaD/Ete)½

Representando:

h = sobrepresión de inercia por Golpe de Ariete (en m)

v = velocidad del agua en la tubería (en m)

Ea = módulo de elasticidad del agua (en kg/cm²)

D = diámetro interior de la tubería (en cm)

e = espesor de la tubería (en cm)

Et = módulo de elasticidad del material de la tubería (en kg/cm)

L = longitud de la tubería (en m)

a = celeridad de la onda de presión (en m)

Golpe de Ariete Punta Laguna3

Elementos de Control y Protección

Parte elemental en el análisis hidráulico de un Emisor a Presión, es la “selección del diámetro más económico” donde  se contemplan aspectos técnicos como: gasto a conducir, longitud a transportar, diámetro seleccionado para una velocidad recomendada por normas; características  de la tubería como: material, espesor,  rugosidad, presión de trabajo;otros datos como:cálculo de pérdidas por fricción principales y secundarias,  perfil  y desnivel topográfico, equipos de bombeo seleccionados y otros aspectos económicos de: adquisición e instalación de la línea de conducción,costos de operación y mantenimiento de equipos;   con lo cual se podrá obtener la seleccióndel diámetro adecuado para esas condiciones.

En las descargas largas, ya se trate de una sola unidad de bombeo ó de varias unidades conectadas a una tubería común (múltiple de descarga ó manyfold)  casi siempre es necesario el empleo de ciertos elementos, cuyo objeto es las de algunos controlar la descarga de las bombas;   y  la de otros proteger las tuberías y al equipo de bombeo en general.

A continuación se comenta en forma somera los elementos de control y protección que se emplean con más frecuencia en las Estaciones de Bombeo:

  1. Válvulas de Seccionamiento.
  2. Válvulas Check.
  3. Válvulas Eliminadoras de Aire.
  4. Válvulas  de Expulsión y Admisión de Aire.
  5. Válvulas de alivio contra Golpe de Ariete.
  6. Juntas Flexibles
  7. Atraques
  8. Silletas.
  9. Otros Accesorios (codos, tees, reducciones, ampliaciones, carretes, extremidades, etc.)

VALVULA DE ALIVIO CONTRA GOLPE DE ARIETE

A manera de conclusión es conveniente resaltar  la  importancia que,  desde el proyecto, la construcción,  operación y mantenimiento;  se debe  prevenir y amortiguar el Golpe de Ariete en las instalaciones de conductos trabajando a presión, ya que de otra manera puede ocasionar contratiempos en el funcionamiento y seguridad de las tuberías y equipos; reflejándose en el aspecto económico.gotita a&a

Autor: Agua&Ambiente

agua&ambiente es una revista digital mensual y gratuita. Nuestra misión es publicar y difundir información acerca de agua, medio ambiente, cultura ecológica y otros temas relacionados.

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