golpe de ariete

Informe I
Tema: Golpe de Ariete.
Objetivo:
- Conocer el funcionamiento de una bomba de Ariete.
- Como podemos evitar el golpe de Ariete.
- Conocer las causas que genera el golpe de Ariete.
Marco Teórico:
Golpe de Ariete
El golpe de ariete o pulso de Zhukowski, junto a la cavitación, el principal causante de averías en tuberías e instalaciones hidráulicas.
El golpe de ariete seorigina debido a que el fluido es ligeramente elástico (aunque en diversas situaciones se puede considerar como un fluido no compresible). En consecuencia, cuando se 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. Estoorigina una sobrepresión que se desplaza por la tubería a una velocidad que puede superar la velocidad del sonido en el fluido. Esta sobrepresión tiene dos efectos: 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 otrolado, la tubería que se había ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensión normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otra onda de presión en el sentido 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 formandouna 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 a presión atmosférica, se reflejará siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresión del fluido y la dilatación de la tubería.
Si el cierre o apertura de la válvula es brusco, es decir, si el tiempo de cierre es menor que eltiempo que tarda la onda en recorrer la tubería ida y vuelta, la sobrepresión máxima se calcula como.

Donde:
 es la velocidad de la onda (velocidad relativa respecto al fluido) de sobrepresión o depresión,
 es la velocidad media del fluido, en régimen,
 es la aceleración de la gravedad.

A su vez, la velocidad de la onda se calcula como:

Donde:
 es el módulo elástico del fluido,
 esla densidad del fluido,
 es el módulo de elasticidad (módulo de Young) de la tubería que naturalmente depende del material de la misma,
 es el espesor de las paredes de la tubería,
 es el diámetro de la tubería.
Para el caso particular de tener agua como fluido:


Esta expresión se llega a la fórmula de Allievi:

Donde se introduce una variable (lambda) que depende del material de latubería, y a modo de referencia se da el siguiente valor:


El problema del golpe de ariete es uno de los problemas más complejos de la hidráulica, y se resuelve generalmente mediante modelos matemáticos que permiten simular el comportamiento del sistema.
Las bombas de ariete funcionan gracias a este fenómeno.


Consecuencias
Este fenómeno es muy peligroso, ya que la sobrepresión generadapuede llegar a entre 60 y 100 veces la presión normal de la tubería, ocasionando roturas en los accesorios instalados en los extremos (grifos, válvulas, etc).
La fuerza del golpe de ariete es directamente proporcional a la longitud del conducto, ya que las ondas de sobrepresión se cargarán de más energía, e inversamente proporcional al tiempo durante el cual se cierra la llave: cuanto menos dura elcierre, más fuerte será el golpe.
El golpe de ariete estropea el sistema de abastecimiento de fluido, a veces hace reventar tuberías de hierro colado, ensancha las de plomo, arranca codos instalados, etc,

Dispositivos para Controlar el Golpe de Ariete
Para evitar este efecto, existen diversos sistemas:
Para evitar los golpes de ariete causados por el cierre de válvulas, hay que estrangular...