El golpe de ariete

EL GOPLE DE ARIETE 1.1 Introducción:
Habitualmente en el análisis y el diseño de las instalaciones hidráulicas se considera su comportamiento en condiciones estacionarias donde las magnitudes hidráulicas de la instalación (caudales y presiones) permanecen constantes en el tiempo, al ser también invariables las condiciones de funcionamiento de la instalación: Condiciones de contorno (consumos yalturas de los depósitos) y el estado de sus elementos (i.e: grado de apertura de las válvulas y velocidad de giro de las turbomáquinas). En realidad una instalación hidráulica es un sistema dinámico y jamás se halla en estado estacionario, ya que las condiciones de funcionamiento que determinan las variables hidráulicas varían en el tiempo con una mayor o menor rapidez. Debido a esto, el análisiso el diseño adecuados de una instalación pasa por conocer la respuesta temporal de las variables hidráulicas de la instalación con el fin de evitar situaciones indeseables como[1]: • Presiones excesivamente altas o excesivamente bajas. • Flujo inverso. • Movimiento y vibraciones de las tuberías. • Velocidades excesivamente bajas. Los resultados de estas situaciones pueden variar desde loligeramente inconveniente hasta lo desastroso. Ejemplos de lo primero podrían ser la interrupción momentánea del abastecimiento o una caída de la presión en los nudos de consumo y de lo segundo la destrucción de una estación de bombeo, un desastre medioambiental, una explosión o un incendio. El comportamiento dinámico de la instalación denominado transitorio, si es aquel que tiene lugar entre dossituaciones estacionarias de la instalación, puede estar producido por diferentes causas que suelen además determinar la naturaleza del transitorio. Dichas causas pueden ser: • Una maniobra del operador. • La mala selección de un componente. • Un acontecimiento externo a la instalación. • Problemas que se generan lentamente o de manera inadvertida. Sobre algunas de las causas anteriores el diseñador o eloperador pueden tener cierto control, como por ejemplo el arranque o parada controlados de las Turbo-máquinas (bombas o turbinas) y el cierre o apertura de las válvulas. Por el contrario, existen causas sobre las que no existe control alguno tales como el corte del suministro eléctrico o la rotura de una tubería. El hecho de que existan en la producción de transitorios causas de naturalezaincontrolada, no exonera a los diseñadores y operadores de prever el riesgo de que estas puedan tener lugar y deben dotar a la instalación, en la medida de lo posible, de los elementos

1. 2 Tipos de transitorios:
Los transitorios a los que puede estar sometida una instalación pueden ser de diferente naturaleza, presentando las variables hidráulicas de la instalación diferentes comportamientosdinámicos. La naturaleza de los transitorios viene definida por la rapidez e intensidad con la que se producen las causas que los provocan. Las hipótesis de las que se parte en el estudio de los transitorios también están relacionadas con dicha naturaleza. Los transitorios en las instalaciones

hidráulicas se pueden dividir en Suaves y Bruscos[1]: Transitorios suaves: Suelen estar producidos porvariaciones lentas de las condiciones de funcionamiento tales como la variación de los consumos o de las alturas de los depósitos de la instalación o por aperturas o cierres lentos de las válvulas. En estos transitorios se consideran el fluido incompresible y las tuberías rígidas. Estas hipótesis implican que una modificación de una condición de funcionamiento influye de forma instantánea en el resto de lainstalación, propagándose su efecto a velocidad infinita[1]. Las variables hidráulicas que se consideran en este tipo de transitorios, al igual que en el estudio del estado estacionario, son las alturas piezométricas en los nodos y el

caudal en las líneas pero aquí son funciones del tiempo. En el caso de tubería de sección constante A y longitud L como la de la Figura 1 la ecuación que...