ariete

T5.- GOLPE DE ARIETE Y CAVITACION

1.- Introducción
2.- Golpe de Ariete
3.- Sobrepresión en un Golpe de Ariete
4.- Cavitación

1.- Introducción
• Detección del flujo del fluido ⇒ sobrepresión (golpe de ariete)
• Bajas presiones locales ⇒ vaporización del fluido (cavitación)

Pueden llegar a destruir la instalación
Hay que controlarlos en el diseño de toda instalación
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T5.- GOLPEDE ARIETE Y CAVITACION
2.- Golpe de Ariete (I)
Fenómeno transitorio en el que se considera que:
• la tubería no es rígida
• el líquido es compresible
Se produce al cerrar una válvula en una tubería
La energía cinética se transforma en energía de presión
La sobrepresión pueden llegar a romper la tubería

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T5.- GOLPE DE ARIETE Y CAVITACION
2.- Golpe de Ariete (I)
Fenómeno transitorioen el que se considera que:
• la tubería no es rígida
• el líquido es compresible
Se produce al cerrar una válvula en una tubería
La energía cinética se transforma en energía de presión
La sobrepresión pueden llegar a romper la tubería

cT es la velocidad de la onda de presión
v velocidad del fluido
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T5.- GOLPE DE ARIETE Y CAVITACION
2.- Golpe de Ariete (II)
(1) Flujo a velocidad v(2) Cierre brusco de la válvula
E. cinética ⇒ E. presión
(3) Se propaga la onda de presión, cT
La tubería se va dilatando

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T5.- GOLPE DE ARIETE Y CAVITACION
2.- Golpe de Ariete (II)
(4) La onda de presión llega al embalse
(t = L / cT)
(5) La sobrepresión de la tubería hace que
el líquido retorne el embalse a v
La tubería vuelve a su sección nominal
(de izda a dcha)
(6) La ondallega a la válvula

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T5.- GOLPE DE ARIETE Y CAVITACION
2.- Golpe de Ariete (II)
(7) La tubería entra en depresión, la onda
se traslada la onda hacia el embalse, cT
La tubería se contrae
(8) Toda la tubería está en depresión
(9) Entra agua en la tubería, v
La tubería vuelve a la presión inicial
(10) … (1)
(t = 4L / cT)
La deformación de la tubería y la
viscosidad del fluidodisipan energía
las oscilaciones se amortiguan

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T5.- GOLPE DE ARIETE Y CAVITACION
3.- Sobrepresión en un Golpe de Ariete (I)

Depende del tiempo de cierre de la válvula, tc
1.- Cierre instantáneo, (tc= 0), es un caso teórico (el anterior)
2.- Cierre rápido (0 < tc < 2L / cT)
El cierre se produce antes de que la onda de presión se refleje en el
estanque y vuelva a la válvula; lasobrepresión idéntica al instantáneo
3.- Cierre lento, (tc > 2L / cT)
La depresión generada al reflejarse la onda en el embalse disminuye la
presión máxima respecto al instantáneo

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T5.- GOLPE DE ARIETE Y CAVITACION
3.- Sobrepresión en un Golpe de Ariete (II)
1 (2).- Cierre instantáneo o rápido (0 < tc < 2L / cT) (I)
∆t no es el tiempo de cierre, sino el que transcurre hasta
que la masa defluido considerado se detiene
(en el caso de cierre total ⇒ ∆v = -v),
(en un cierre parcial ⇒ ∆v = vfinal -v)

 ∆v 
Fi = −m a = −(ρ Vol) 

 ∆t 

Fi = ρ A l

∆P =

v
[cierre total] ; F = ρ A l v − v f [cierre parcial]
∆t
∆t

Fi
A

∆P =

l la longitud recorrida
por la onda en ∆t

Fi
v
[cierre total] ; ∆P = Fi = ρ l v − v f [cierre parcial]
=ρ l
∆t i
∆t
A
A

∆P =ρ c T v [cierre total ] ; ∆P = ρ c T ( v − v f ) [cierre parcial ]

∆H =

∆Pi ∆Pi
=
⇒
γ
ρg

∆H =

cT v
[cierre total] ; ∆H = c T (v − v f ) [cierre parcial]
g
g

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T5.- GOLPE DE ARIETE Y CAVITACION
3.- Sobrepresión en un Golpe de Ariete (III)
1 (2).- Cierre instantáneo o rápido (0 < tc < 2L / cT) (II)
∆H =

cT v
[cierre total] ; ∆H = c T (v − v f ) [cierre parcial]
gg

Allievi ⇒

1
cT

2

EF

ρ
D 
 ⇒ cT =
= ρ K F +


ET δ 
E D

1+ F
ET δ

Siendo KF la compresibilidad del fluido, m2/N
EF el módulo de elasticidad del fluido, N/m2
ET el módulo de elasticidad de la tubería, N/m2
[T1] celeridad de la onda en el fluido, c F =

EF
ρ
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T5.- GOLPE DE ARIETE Y CAVITACION
3.- Sobrepresión en un Golpe de Ariete (IV)
3.- Cierre...