GOLPE DE ARIETE

1. Definición de golpe de ariete:
El fenómeno del golpe de ariete, también denominado transitorio, consiste en la alternancia de depresiones y sobrepresiones debido al movimiento oscilatorio del agua en el interior de la tubería, es decir, básicamente es una variación de presión, y se puede producir tanto en impulsiones (bombeo) como en abastecimientos por gravedad.
En la Ingeniería es muyimportante determinar la magnitud de esta sobrepresión con el objeto de poder diseñar las tuberías con suficiente resistencia para soportarla.

2. Causas y Descripción del golpe de ariete:
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:
Al cerrarse rápidamente una válvula en la tuberíadurante el escurrimiento, el flujo a través de la válvula 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 latransformación de la energía cinética del fluido en energía potencial elástica (cambios de presión) y viceversa.
Las condiciones de operación de un sistema de transporte de agua casi nunca están en un estado constante. Las presiones y los flujos cambian continuamente a medida que la bomba se enciende y se apaga, la demanda fluctúa y los niveles del tanque cambian.

Adicionalmente a estos eventosnormales existen acontecimientos imprevistos tales como interrupciones de energía y el mal funcionamiento de los equipos, lo que puede cambiar rápidamente las condiciones de operación de un sistema. Cualquier cambio en el nivel de velocidad del flujo del líquido, sin importar el nivel o magnitud del cambio, requiere que el líquido sea acelerado o desacelerado de su velocidad inicial de flujo. Loscambios rápidos en el nivel del flujo requieren grandes fuerzas que son vistas como presiones altas, las cuales causan golpe de ariete.
Es ocasionado por causas imprevistas como son:
1. El arranque de la bomba puede inducir un colapso rápido del espacio vacío que existe aguas abajo de la bomba.
2. Un fallo de potencia en la bomba puede crear un cambio rápido en la energía de suministro del flujo,lo que causa un aumento de la presión en el lado de succión y una disminución de presión en el lado de la descarga.
3. La abertura y cierre de la válvula es fundamental para una operación segura de la tubería. El cerrar una válvula en menos tiempo del que toma las oscilaciones de presión en viajar hasta el final de la tubería y en regresar se llama “cierre repentino de la válvula” y este cambiarárápidamente la velocidad y puede resultar en una oscilación de presión. La oscilación de presión resultante de una abertura repentina de la válvula usualmente no es tan excesiva.
4. Las operaciones inapropiadas o la incorporación de dispositivos de protección de las oscilaciones de presión pueden hacer más daño que beneficio. Un ejemplo es el exceder el tamaño de la válvula de alivio porsobre-presión o la selección inapropiada de la válvula liberadora de aire/vacío.
En fin, cualquier variación de caudal en un sistema hidráulico que obliga al cierre parcial o total de una válvula o de cualquier dispositivo de regulación que provoque perturbaciones en el flujo, desencadena el fenómeno.

3. Celeridad de Onda de Presión:
La celeridad (a) es la velocidad de propagación de la onda de presión através del agua contenida en la tubería, por lo que su ecuación de dimensiones es L T-1.
Su valor se determina a partir de la ecuación de continuidad y depende fundamentalmente de las características geométricas y mecánicas de la conducción, así como de la compresibilidad del agua.
Una expresión práctica propuesta por Allievi, que permite una evaluación rápida del valor de la celeridad cuando...