Golpe de ariete tuberías

El golpe de ariete tuberías es un fenómeno que ocurre cuando el flujo de un fluido es interrumpido de forma brusca, lo que causa una onda de presión que viaja a través de la tubería. Esta onda de presión puede provocar daños en la tubería, las válvulas y otros componentes del sistema.

El golpe de ariete tuberías se produce por varias razones. Cuando se produce el golpe de ariete, la onda de presión viaja a través de la tubería a una velocidad mayor que la velocidad del fluido, lo que provoca una sobrepresión en los puntos de la tubería donde se produce el fenómeno.

Qué es el golpe de ariete o pulso de Zhukowski

El golpe de ariete, también conocido como pulso de Zhukowski, es un fenómeno hidráulico que ocurre en sistemas de tuberías cuando hay una interrupción repentina en el flujo de líquido, como el cierre abrupto de una válvula.

Cuando se produce esta interrupción, el fluido en movimiento se detiene bruscamente y crea una onda de presión que se propaga a lo largo de la tubería. Esta onda de presión puede causar daños a la tubería y a los componentes del sistema, como las válvulas y las bombas, y puede generar ruido y vibraciones.

Por qué se produce el golpe de ariete en las cañerías

El golpe de ariete cañerías se produce por los siguientes motivos: 

Apertura y cierre rápido de la válvula

Cuando se abre rápidamente una válvula, se produce un aumento rápido en la velocidad del flujo de agua, lo que genera una onda de presión que se propaga hacia la tubería y puede causar el golpe de ariete en tuberías de agua potable. Lo mismo sucede cuando se cierra una válvula de manera brusca, ya que se produce una disminución rápida en la velocidad del flujo de agua, generando una onda de presión inversa que se propaga hacia la tubería.

Arranque y parada de la bomba

El arranque y parada de una bomba también puede generar el golpe de ariete tuberías, ya que cuando se enciende la bomba, el flujo de agua aumenta de manera rápida y cuando se detiene, se produce una disminución brusca en el flujo de agua, generando ondas de presión que pueden causar el golpe de ariete.

Existencia de bolsas de aire

Finalmente, las bolsas de aire que se acumulan en la tubería también pueden generar el golpe de ariete cañerías, ya que cuando el agua se mueve a través de la tubería, las burbujas de aire pueden comprimirse y expandirse, lo que genera ondas de presión que se propagan a través del líquido y pueden causar el golpe de ariete.

Cuál es la fórmula del pulso de Zhukowski

La fórmula del pulso de Zhukowski describe la variación de la presión alrededor de un cuerpo que se mueve a través de un fluido incompresible a una velocidad constante. La fórmula es la siguiente:

p = p_inf + p_o x (1 – (v/c)^2)^1/2

• p es la variación de presión alrededor del cuerpo
• p_inf es la presión estática del fluido lejos del cuerpo
• p_o es la diferencia de presión entre la parte delantera y trasera del cuerpo (conocida como coeficiente de presión)
• v es la velocidad del cuerpo
• c es la velocidad del sonido en el fluido.

La fórmula del pulso de Zhukowski se utiliza para calcular el coeficiente de presión en diferentes puntos de un cuerpo en movimiento, y se utiliza comúnmente en la aerodinámica para estudiar el flujo de aire alrededor de los aviones y otros objetos voladores.

Cálculo del golpe de ariete en tuberías: paso a paso

Si quieres conocer cómo hacer el cálculo golpe de ariete en tuberías, aquí tienes todos los pasos que tienes que tener en cuenta: 

1. Calcula la onda de presión

Este primer paso implica calcular la velocidad del fluido en la tubería antes del cierre de la válvula o el cambio en la dirección del flujo. Esta velocidad se puede utilizar para calcular la onda de presión que se generará cuando el flujo se detenga bruscamente. La onda de presión puede calcularse utilizando la fórmula de Joukowsky-Mössbauer:

Δp = ρcΔv

Donde:

• Δp es la onda de presión generada (en Pa)
• ρ es la densidad del fluido (en kg/m3)
• c es la velocidad del sonido en el fluido (en m/s)
• Δv es el cambio en la velocidad del fluido (en m/s)

2. Obtén el tiempo de parada del flujo

El tiempo que tarda el fluido en detenerse por completo después del cierre de la válvula o el cambio en la dirección del flujo también es importante para calcular el golpe de ariete. Este tiempo se puede calcular utilizando la ecuación de tiempo de parada:

t = L/c

Donde:

• t es el tiempo de parada (en s)
• L es la longitud de la tubería (en m)
• c es la velocidad del sonido en el fluido (en m/s)

3. Halla la longitud crítica de la instalación

La longitud crítica de la tubería es aquella en la que la onda de presión se refleja de vuelta y se superpone a la onda original, generando el golpe de ariete tuberías. Esta longitud crítica se puede calcular utilizando la ecuación de longitud crítica:

L_c = 2D(v/c)

Donde:

• L_c es la longitud crítica (en m)
• D es el diámetro interno de la tubería (en m)
• v es la velocidad media del fluido (en m/s)
• c es la velocidad del sonido en el fluido (en m/s)

4. Completa la expresión del golpe de ariete

Finalmente, la expresión completa del golpe de ariete puede ser escrita utilizando las variables calculadas en los pasos anteriores:

Δp_max = (ρcΔv)*(L/L_c)

Donde:

• Δp_max es el golpe de ariete máximo (en Pa)
• ρ es la densidad del fluido (en kg/m3)
• c es la velocidad del sonido en el fluido (en m/s)
• Δv es el cambio en la velocidad del fluido (en m/s)
• L es la longitud de la tubería (en m
• L_c es la longitud crítica (en m)

Cómo eliminar el golpe de ariete en las tuberías

Si quieres saber como eliminar el golpe de ariete en tuberías, tienes que tener en cuenta las próximas indicaciones:

Tanques unidireccionales

La instalación de tanques unidireccionales te puede ayudar a reducir el golpe de ariete en las tuberías. Estos tanques cuentan con un sistema de válvulas que permite el flujo unidireccional del fluido, lo que reduce la probabilidad de cambios bruscos en la dirección del flujo.

Depósitos con orificio de aire diferencial

Los depósitos con orificio de aire diferencial también pueden reducir el golpe de ariete en las tuberías. Estos depósitos cuentan con un orificio que permite la entrada y salida del aire, lo que ayuda a absorber la onda de presión generada por el golpe de ariete.

Dimensionar la sección de los conductores

La sección adecuada de los conductores puede reducir el efecto del golpe de ariete en las tuberías. Es importante que la sección de los conductores sea suficiente para permitir el flujo del fluido sin generar velocidades excesivas que puedan causar el golpe de ariete.

Instalar una buena bomba

Una buena bomba te puede ayudar a reducir el golpe de ariete en las tuberías. Una bomba con un sistema de arranque y parada suave puede reducir la probabilidad de cambios bruscos en la velocidad del fluido.

Correcta fijación de los conductos

La correcta fijación de los conductos puede reducir la probabilidad de movimientos bruscos en las tuberías. Es importante que te asegures de que los conductos estén bien fijados y que no haya vibraciones o movimientos excesivos que puedan generar el golpe de ariete.

Cómo evitar el golpe de ariete en las tuberías de agua potable

Aquí puedes aprender a cómo evitar el golpe de ariete en tuberías de agua:

• Corta lentamente el flujo
• Dilata ligeramente la tubería
• Disminuye la velocidad
• Usa válvulas especiales
• Emplea tubos con un mayor espesor
• Instala pozos de oscilación

Esto evitará un pérdida de carga en tuberías y mantendrá un buen flujo de agua.

Cómo instalar un amortiguador de golpe de ariete en una tubería

Para instalar un amortiguador de golpe de ariete para tubería, ten en cuenta las próximas indicaciones: 

1. Identifica la ubicación adecuada: Lo primero que debes hacer es identificar el lugar adecuado para instalar el amortiguador de golpe de ariete. En general, se recomienda instalar el amortiguador cerca de la válvula de cierre rápido o cerca de la bomba, ya que son los lugares donde se produce el mayor impacto del golpe de ariete.
2. Selecciona el amortiguador adecuado: Debes seleccionar un amortiguador de golpe de ariete adecuado para tu sistema de tuberías. Debes tener en cuenta el diámetro de la tubería, el caudal del fluido y la presión de trabajo del sistema.
3. Prepara la tubería: Una vez que hayas identificado el lugar adecuado para instalar el amortiguador, debes preparar la tubería. Debes cortar la tubería en el lugar donde se instalará el amortiguador y asegurarte de que los extremos estén limpios y lisos.
4. Instala el amortiguador: Coloca el amortiguador en el lugar donde se cortó la tubería y asegúrate de que esté bien sujeto. Conecta los extremos de la tubería al amortiguador y aprieta los tornillos o abrazaderas para asegurarte de que no haya fugas.
5. Purga el aire: Una vez que hayas instalado el amortiguador, debes purgar el aire del sistema. Abre la válvula de purga y deja que el aire salga del sistema hasta que salga solo agua.
6. Prueba el sistema: Por último, debes probar el sistema para asegurarte de que el amortiguador funciona correctamente. Abre y cierra las válvulas del sistema y observa si hay algún cambio brusco en la presión del sistema.

Esperamos que este paso a paso te ayude a resolver el problema del golpe de ariete; en caso de que necesites a profesionales en tuberías, puedes contactar con Desatascos Henares. ¡Te esperamos!