golpe de ariete

G OLPE DE A RIETE
GOLPE DE ARITE
OBJETIVOS
El objetivo de este trabajo de investigación es caracterizar el fenómeno de golpe de ariete en
tuberías. Para la realización de un ejercicio es fundamental apegarnos a las formulas y ejemplos de
nuestra guía de trabajo.

FUNDAMENTO TEORICO
CONCEPTO
Se denomina golpe de ariete al choque violento que se produce sobre las paredes de un conductoforzado, cuando el movimiento líquido es modificado bruscamente. En otras palabras, el golpe de
ariete se puede presentar en una tubería que conduzca un líquido hasta el tope, cuando se tiene un
frenado o una aceleración en el flujo; por ejemplo, el cambio de abertura en una válvula en la línea.
Al cerrarse rápidamente una válvula en la tubería durante el escurrimiento, el flujo a través de laválvula se reduce, lo cual incrementa la carga del lado aguas arriba de la válvula, iniciándose un
pulso de alta presión que se propaga en la dirección contraria a la del escurrimiento. Esta onda
provoca sobrepresiones y depresiones las cuales deforman las tuberías y eventualmente la
destruyen. Desde el punto de vista energético puede considerarse la transformación de la energía
cinética delfluido en energía potencial elástica (cambios de presión) y viceversa. Si la tubería
carece de roce y es indeformable y por lo tanto no hay pérdidas de energía, el fenómeno se
reproduce indefinidamente. Si hay roce y la tubería es elástica parte de la energía se va perdiendo y
las sobrepresiones son cada vez menores hasta que el fenómeno se extingue.
En el caso de cierre de una válvula, la fuerzaviva con que el agua estaba animada se convertiría en
trabajo, determinando en las paredes de la tubería presiones superiores a la carga inicial. Si se
pudiera cerrar la válvula en un tiempo t = 0, se produce el cierre instantáneo y considerando que el
agua fuese incompresible y la tubería no fuese elástica, la sobrepresión tendría valor infinito. En la
práctica, el cierre lleva algún tiempo,por pequeño que sea y la energía que va a absorberse se
transforma en esfuerzos de compresión del agua y deformación de las paredes de la tubería.

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La sobrepresión no es infinita, pero tiene un valor más o menos alto según el tiempo de cierre y el
material de que esté hecha la tubería. La temperatura también influencia, aunque no mucha. Estasobrepresión se origina en la válvula que se cierra, y viaja por la tubería a una velocidad que se
llama celeridad "Cs". Estas ondas de sobrepresión forman parte de las llamadas ondas transientes, y
suelen ir seguidas de ondas de depresión.

En la Ingeniería es muy importante determinar la magnitud de esta sobrepresión con el objeto de
poder diseñar las tuberías con suficiente resistencia parasoportarla. En las válvulas operadas a
discreción la sobrepresión no es muy grande porque se procura que Tv sea grande (cierre lento).
Pero en las salidas de operación de equipos (parada de bombas, daño de válvulas, etc.) la
sobrepresión puede ser muy grande, por lo que se procura disminuirla con válvulas de alivio,
cámaras neumáticas, chimeneas de equilibrio, etc.
En la figura tenemos unreservorio, una tubería y una válvula colocada a una distancia "L". si la
válvula se cierra en un tiempo "Tv", se desarrollará una sobrepresión "D h" que viajará con una
celeridad "Cs". Cuando la onda llega al reservorio, toda la tubería está dilatada y toda el agua está
comprimida por la sobrepresión. Sin embargo, es imposible que en el reservorio exista una presión
superior a la cargahidráulica "h", por lo cual la sobrepresión "D h" se reduce a cero en el punto
"A".

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Igual como sucede en un resorte largo que es estirado y luego dejado libre, la tubería debido a la
elasticidad del material de que está hecha, se contrae hasta un tamaño ligeramente menor que el
previo a la sobrepresión, produciéndose una salida de agua mayor que el...