Golpe De Ariete

GOLPE DE ARIETE
Para nuestro proyecto, este fenomeno no se presentara en ningun momento, debido a que la linea de conducción no contempla instalacion de valvulas que pudieran ocasionar este efecto, mas sin embargo se llevara a cabo el analisis de este como si fuese a ocurrir, ya que su estudio se torna interesante dado el diametro de nuestro proyecto (72´´) asi como las condiciones tantotopograficas como hidraulicas en la linea de conducción; es por esto que, para nuestro estudio de golpe de ariete lo analizaremos en las partes mas bajas y estas son las zonas donde tenemos cargas de 200 m.c.a. o mayore, asi como en el caso del cruce del rio Lerma-santiago, realizado con tuberia de acero; que en ambos casos supondremos que se tendria un dispositivo de cierre y que por facilidad decalculo se considera un mismo material en toda la linea (concreto reforzado).
La velocidad del flujo, celeridad de la zona de la onda de presion y tiempo de cierre de alguna valvula, son parámetros fundamentales del golpe de ariete. Estas relaciones fueron establecidas por JOUKOWSKY en 1897. Actualmente estos principios han sido confirmados y ampliados por medio del analisis, algunos de los cuales sonmuy complejos y requieren de conocimientos muy especializados.
En nuestro caso analizaremos el golpe de ariete en una forma simple y sencilla para no introducirnos en muchos detalles compejos.
Asi entonces, diremos que el golpe de ariete es producido por el subito cierre de una valvula en un sistema de tuberias, lo que origina, una celeridad de onda de presion que se propaga a partir de lavalvula hasta el punto de origen del flujo, produciendo con esto una compresión en el fluido que circula, y a su vez dara lugar a una sobrepesiòn que bien cabe considerar ya que de no instalar los accesorios puede llegar a alcanzar varias veces la carga de trabajo a la que estara sujeta normalmente la tuberia de concreto, absorber aproximadamente un 20% de la sobrepreciòn, por el golpe de ariete,absorbiendo el restante los dispositivos para sobreprecion como son las valvulas aliviadoras de presion.
La consideración anterior es valida, por estar respaldada por obras que funcionan en muchos lugares de la republica y en las que en su diseño y calculo fue aplicado dicho criterio.
Las expresiones desarrolladas para calcular el golpe de ariete son muchas, dependiendo del sistemas de unidades, quepara tuberia de conreto presforzado, que esta utilizada en el proyecto se tienen las siguientes:

En donde:
a = celeridad de onda de presion (m/s)
El = modulo de elasticidad del agua = 207 x 10 ^6 kgm^2
D = diametro interno = 72 plg = 1.83 m
E = modulo de eslasticidad del tubo de contreto pre-esforzado
Ec = modulo de elasticidad de acero = 21000 x 10^6 kg/m^2
Hga = sobrepresion maximade presion (m)
V = velocidad de flujo (m/seg)
G = aceleración gravitacional = 9.81 m/s^2
Tc = periodo o tiempo critico del ciclo de recorrido de la onda (a)
= peso volumetrico del agua
e´ = espesor equivalentes de la pared del tubo de concreto al acero
de aquí para poder determinar la celeridad de onda de presiòn en la tuberia, es fundamentalmente conocer el modulo de elasticidad de llapared del tubo, el cual podra ser cilindrico, ambos pre-esforzados.
Para el calculo de la celeridad del golpe de ariete en el tubo de concreto, se obtendra un tubo de acero de espesor equivalente de acero es:

E = espesor de la pared del tubo de concreto
N = relacion de modulos de elasticidad del acero al concreto
Por lo que:

Por otro lado, el tensado de la tuberia se realizo con alambre de6 mm (0.236´´) con un fsu = 227500 psi (utilidad resistencia) y un fsg = 170 621 psi (esfuerzo para pre-esforzar), para cuya area de acero sera de:
Asp = 0.29
Y la separacion sera de 25 vueltas ½”, por cada pie de longitud, por lo que:
S

Por lo tanto

Que sera, el espesor equivalente de pared de tubo de acero al de la tuberia de concreto pre-esforzado.
Por lo que, la celeridad de...