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Descripción del fenómeno.
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 como en abastecimientos por gravedad.
El valor de la sobrepresión debe tenerseen cuenta a la hora de
dimensionar las tuberías, mientras que, en general, el peligro de rotura debido
a la depresión no es importante, más aún si los diámetros son pequeños. No
obstante, si el valor de la depresión iguala a la tensión de vapor del líquido se
producirá cavitación, y al llegar la fase de sobrepresión estas cavidades de
vapor se destruirán bruscamente, pudiendo darse el caso,no muy frecuente,
de que el valor de la sobrepresión producida rebase a la de cálculo, con el
consiguiente riesgo de rotura. Los principales elementos protectores en este
caso serían las ventosas y los calderines, como estudiaremos posteriormente.
Por lo tanto, el correcto estudio del golpe de ariete es fundamental en el
dimensionamiento de las tuberías, ya que un cálculo erróneo puedeconducir a:
1. Un sobredimensionamiento de las conducciones, con lo que la
instalación se encarece de forma innecesaria.

2. Tubería calculada por defecto, con el consiguiente riesgo de que
se produzca una rotura.

El golpe de ariete se origina debido a que el fluido es ligeramente elástico (aunque en diversas situaciones se puede considerar como un fluido no compresible). En consecuencia, cuandose cierra bruscamente una válvula o un grifo instalado en el extremo de una tubería de cierta longitud, las partículas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrás y que siguen aún en movimiento. Esto origina una sobrepresión que se desplaza por la tubería a una velocidad que puede superar la velocidad del sonido en el fluido. Esta sobrepresión tiene dosefectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubería. Cuando todo el fluido que circulaba en la tubería se ha detenido, cesa el impulso que la comprimía y, por tanto, ésta tiende a expandirse. Por otro lado, la tubería que se había ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensión normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otra onda de presión en elsentido contrario. El fluido se desplaza en dirección contraria pero, al estar la válvula cerrada, se produce una depresión con respecto a la presión normal de la tubería. Al reducirse la presión, el fluido puede pasar a estado gaseoso formando una burbuja mientras que la tubería se contrae. Al alcanzar el otro extremo de la tubería, si la onda no se ve disipada, por ejemplo, en un depósito apresión atmosférica, se reflejará siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresión del fluido y a la dilatación de la tubería.
Si el cierre o apertura de la valvula es brusco, es decir, si el tiempo de cierre es menor que el tiempo que tarda la onda en recorrer la tubería ida y vuelta, la sobrepresión máxima se calcula como
,
donde:
* C es la velocidad de la onda(velocidad relativa respecto al fluido) de sobrepresión o depresión,
* Vo es la velocidad media del fluido, en régimen,
* g = 9.81m / s2 es la aceleración de la gravedad.
A su vez, la velocidad de la onda se calcula como:

donde:
* K es el módulo elástico del fluido,
* ro es la densidad del fluido,
* E es el módulo de elasticidad (módulo de Young) de la tubería que naturalmentedepende del material de la misma,
* e es el espesor de las paredes de la tubería,
* D es el diámetro de la tubería.
Para el caso particular de tener agua como fluido:
* ro = 1000kg / m3
* K = 2.074E + 09N / m2
Esta expresión se llega a la fórmula de Allievi:

donde se introduce una variable (lambda) que depende del material de la tubería, y a modo de referencia se da el siguiente...
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