El Golpe de Ariete es un aumento de presión del fluido en un corto periodo de tiempo que se origina a partir de una rápida variación de la velocidad del fluido. Este fenómeno recibe su nombre debido a que el sonido que se origina es semejante al que se origina cuando se golpea una cañería de metal con un martillo. El Golpe de Ariete o Water Hammer como se conoce en inglés, puede implicar aumentos de presión considerablemente altos que pueden traer como consecuencia incluso la rotura de las cañerías, como la imagen que presentamos a continuación.
Imagen n°1: “Se presenta ejemplo de consecuencias del Golpe de Ariete”.
Las principales causas del Golpe de Ariete puede ser la pérdida de potencia repentina de una estación de bombas, lo que detiene de forma abrupta el bombeo y genera el cambio de velocidad al interior de la cañería. Otra causa ligada también al sistema de bombeo puede ser un problema en las señales de partida y detención de la bomba, lo que también ocasionaría una pérdida de energización en el sistema, que implica una detención repentina del equipo de bombeo. Por último y ligado a la operación del sistema, el cierre rápido de la válvula de compuerta o mariposa al final del sistema de impulsión, lo que origina el mismo efecto que anteriormente se detalló.
Existes diferentes formas de poder atenuar las consecuencias del Golpe de Ariete en el sistema, el cual se puede complementar con otros elementos como lo son los Amortiguadores de Golpe de Ariete, Hidroneumáticos, Válvulas Check o las Válvulas Ventosas, que también son llamadas Válvulas de Aire, los cuales de detallarán más adelante. Para poder determinar cuál de estos mecanismos es el más efectivo para mitigar el Golpe de Ariete, es recomendable saber cuál es la diferencia de presión originada por este fenómeno. Para esto, puede encontrar en el Anexo de este documento el instructivo para realizar el cálculo de la diferencia de presión ocasionada por el Golpe de Ariete.
En primer lugar se tienen los Discos de Ruptura y los Tanques Hidroneumáticos, su funcionamiento es muy parecido dado que es un material quien amortigua el impacto generado por la diferencia de presión generada. Por otra parte, también existen las válvulas anticipadora de Golpe de Ariete, las cuales tienen un principio de funcionamiento parecido a los elementos anteriormente mencionados, lo que hace la diferencia es que tienen un circuito que evacúa la presión sin dañar el instrumento.
Otros elementos utilizados son las ventosas o válvulas de aire triple efecto, las cuales se encargan agregar y quitar aire a la cañería, así como también de eliminar el fluido gaseoso originado por el cambio de estado que se origina cuando la presión disminuye. Siendo riguroso no son amortiguadores de Golpe de Ariete, pero si se encargan de mantener en buen estado las cañerías.
Por último se tienen las Válvulas Nozzle Check, las cuales son las más especializadas para cada aplicación. Su principal ventaja es que necesitan una velocidad de fluido de 1 [m⁄s] para generar su apertura, cualquier valor menor hará que se cierre. Al tener tal magnitud como velocidad de apertura, se tendrá como consecuencia que la válvula cerrará antes que el fluido sea detenido, lo que disminuirá la diferencia de presión originada en ese preciso instante.
Como se puede apreciar en el siguiente gráfico, el flujo de retorno producido por la desaceleración es considerablemente menor en comparación a otras válvulas.
Imagen n°2: “Se presenta gráfico de variación de velocidad al momento del cierre del flujo”.
Análogo a lo anterior, se presentan gráficos donde se compara la diferencia de presión entre
una válvula nozzle check y una swing check. Esto como consecuencia al diferente
comportamiento que tienen ambos elementos con respecto a su velocidad de retorno. Se
puede apreciar que las diferencias de presión oscilan en menor proporción cuando se utiliza
una Válvula Nozzle Check.
Imagen n°3: “Se presenta diferencia entre variación de presión entre Válvula Nozzle Check y Swing Check”.
Como se pudo apreciar a lo largo del documento, el Golpe de Ariete es un fenómeno que está presente en gran parte de los sistemas de impulsión de la industria. El daño que se ha ocasionado en estos sistemas ha generado un desarrollo en la investigación de diferentes elementos atenuantes, pero no logran erradicar el fenómeno en sí.
Para poder calcular la diferencia de presión originada por el Golpe de Ariete primero debemos calcular la velocidad y periodo de la propagación de la onda (a y T respectivamente); en el siguiente botón, pueden descargar un documento ANEXO con todas las fórmulas necesarias.
