estudiante

GOLPE DE ARIETE



FUNDAMENTO TEÓRICO
El Golpe de Ariete es un fenómeno transitorio que se presenta en las condiciones a presión, en el que la tubería no se considera rígida y el líquido se trata como compresible; es frecuente en líneas de conducción por gravedad para el abastecimiento de agua a poblaciones, en las obras de toma de algunas presas y en los conductos de alimentación ydesfogue en plantas hidroeléctricas ocurran perturbaciones en el flujo permanente inicial debido a los procesos de regulación  del  gasto, cuando el movimiento del líquido que circula a través de ellas, es modificado bruscamente, dando inicio al GOLPE de ARIETE.
CAUSAS POR LAS QUE SE PRODUCE
El GOLPE de ARIETE es ocasionado por causas imprevistas como son: cierres bruscos de válvulas ante lasturbinas, causados por averías en los mecanismos de amortiguamiento; el golpe de una roca contra la tubería, originando una onda que se transmite a lo largo del conducto y puede producir una rotura en algún sitio alejado del punto de impacto; fallas en el suministro de energía que requiere una bomba para su adecuado funcionamiento, que obligan al cierre súbito de la válvula de retención, para evitar elpaso del agua hacia la bomba. 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, provoca perturbaciones de flujo, desencadenando el fenómeno.
La variación en el movimiento del líquido se manifiesta básicamente con modificaciones en las condiciones de presión y velocidad del flujo, repercutiendoen los diferentes elementos que están en contacto con el fluido; generando esfuerzos superiores a los normales en el flujo permanente.
Inicialmente el fluido posee una energía cinética  Ec = ½ m v² . Al disminuir la velocidad se reduce la ecuación, transformándose en energías vibratorias, ondulatorias y en calor. Las dilataciones y contracciones cíclicas de la conducción originan esfuerzos defatiga en el material del cual está fabricada y provocan los destrozos ya mencionados.

CASOS EN LOS QUE SE PUEDE PRODUCIR EL FENÓMENO

Existen diversas maniobras donde se induce el fenómeno:

• Cierre y Apertura de Válvulas.
• Arranque de Bombas.
• Detención de Bombas.
• Funcionamiento inestable de bombas.
• Llenado inicial de tuberías.
• Sistemas de Protección contra Incendios.

Engeneral, el fenómeno aparecerá cuando, por cualquier causa, en una tubería se produzcan variaciones de velocidad y, por consiguiente, en la presión.

EXPLICACIÓN DEL FENÓMENO.
Fenómeno que se produce en una tubería forzada por el efecto de fluctuación del caudal circulante, y que se traduce en una variación de la presión interna en la tubería, por encima o por debajo de la presión de trabajo.La figura 1 representa una tubería de longitud L, espesor y diámetro interior D por la que circula agua proveniente de un depósito aguas arriba y que termina en una válvula en su extremo derecho. Si se cierra ésta rápidamente, en virtud del principio de conservación de la energía, al disminuir la energía cinética, ésta se va transformando en un trabajo de compresión del fluido que llena la tuberíaasí como en un trabajo necesario para dilatar esta última: golpe de ariete positivo. Por el contrario, al abrir rápidamente una válvula se puede producir una depresión: golpe de ariete negativo.



El estudio de este fenómeno permitirá ver qué factores son influyentes en este mecanismo, con el objetivo de predecir las sobrepresiones que podrían alcanzarse en el circuito a fin de seleccionar elespesor de tubería necesario para resistir estas solicitaciones mecánicas.
Aunque es físicamente imposible cerrar una válvula instantáneamente, el estudio inicial del caso de cierre instantáneo ayuda a comprender el estudio de los casos reales. Así, al cerrarse instantáneamente la válvula de la figura 1, el frenazo provoca una sobrepresión ΔP que se transmite aguas arriba a la velocidad del...