Golpe de ariete en tuberías
En una conducción hidráulica, se denomina golpe de ariete (o choque hidráulico) al incremento de presión momentáneo. Este fenómeno ocurre en un sistema de agua cuando hay un cambio repentino de dirección o velocidad del agua. Los transitorios hidráulicos que pueden generar golpes de ariete, se producen como consecuencia de variaciones bruscas en el caudal, la presión o la velocidad del fluido.
¿Qué es el golpe de ariete?
Se trata de un movimiento oscilatorio de las ondas de presión que a su vez generan ondas de presión negativas y picos de presión, dando lugar al golpe de ariete.
El incremento de la presión (metros columna de agua) es igual a la celeridad de la onda dividida por la fuerza de la gravedad (9,81 m/s2) y multiplicado por el cambio de velocidad (metros por segundo).
La sobrepresión generada (onda de alta presión) viaja por la conducción. Y seguida de ésta, se genera una segunda fase de depresión (onda de baja presión).
Los transitorios pueden generar la separación de columna de agua cuando existe una zona donde la presión cae por debajo de la presión del vapor de agua. Desarrollando una zona de presión negativa.
En todas las instalaciones hidráulicas existen zonas muy vulnerables a estas presiones negativas. Estas zonas son susceptibles de sufrir un aplastamiento o rotura.
Factores que inciden en el golpe de ariete: cómo calcularlos y analizarlos
Afectan al golpe de ariete una serie de factores. La longitud de la tubería, el diseño y perfil de la conducción, las variaciones de flujo o caudal, las propiedades elásticas de las tuberías, la posible presencia de bolsas de aire en la conducción y las medidas de protección que se hayan aplicado en la instalación.
Existen programas informáticos que facilitan el análisis de los transitorios hidráulicos de una instalación.
Además, pueden seleccionar y ubicar los elementos necesarios para proteger así la conducción frente a los posibles efectos de estos transitorios hidráulicos.
Cómo proteger una red hidráulica con ventosas
Las ventosas son elementos comunes utilizados como mecanismo de control indirecto en los transitorios hidráulicos. Su objetivo es impedir la formación de cavidades de aire y por tanto la separación de columna de agua.
Por ejemplo, la válvula de ventosa trifuncional consta de una parte cinética (encargada de llenado y vaciado) y de una parte automática (purga). El conjunto realiza las funciones de purga, llenado y vaciado.
Actúan como un amortiguador de la onda positiva. Atenúan los picos de presión que puede causar el golpe de ariete.
El uso de ventosas inadecuadas en una red hidráulica también puede generar golpes de ariete inducidos por el cierre rápido de una ventosa. Una vez producida la presión negativa, se produce un aumento de presión positiva y el volumen de aire debe ser expulsado de la conducción en condiciones adecuadas. Si el aire introducido en la red se descarga con excesiva velocidad, puede provocar un violento choque que genere picos de presión altos que a su vez provoquen roturas en la conducción. Esto ocurre cuando el flotador de la ventosa cierra prematuramente al llegar la onda positiva. Dejando así una bolsa de aire atrapada que puede generar una implosión si se comprime.
Para evitar este efecto denominado AIR SLAM existen ventosas NO SLAM (antiarietes) o ventosas de cierre lento que, por su diseño, evitan el cierre prematuro del flotador.
