Golpe de Ariete

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA
CÁTEDRA DE "CONSTRUCCIONES HIDRÁULICAS"

ESTUDIO DE TRANSITORIOS:
GOLPE DE ARIETE
VERSIÓN AL 22/08/2005

Ing. Luis E. PÉREZ FARRÁS
Ing. Adolfo GUITELMAN

Construcciones Hidráulicas

GOLPE DE ARIETE

IIN
ND
DIIC
CE
E
ECUACIONES Y CONCEPTOS BÁSICOS

3

TEORÍA DE BASE DEL FENÓMENO
LAS ECUACIONES DE SAINT VENANTINTERPRETACIÓN FÍSICA DE LAS ECUACIONES
TEORÍA DE ALLIEVI
SOBREPRESIONES EN LA FAZ DE GOLPE DIRECTO
DIAGRAMAS ENVOLVENTES DE PRESIONES MÁXIMAS Y MÍNIMAS
TRAMOS REGULADOS CON VÁLVULAS AL PIE
TRAMOS DE IMPULSIÓN
EJEMPLOS PRÁCTICOS

3
8
8
8
9
10
12
13
13
18
19

MÉTODOS NUMÉRICOS PARA EL CÁLCULO DE SOBREPRESIONES

22

DESCRIPCIÓN DEL FENÓMENO
CASOS EN LOS QUE SE PUEDE PRODUCIR EL FENÓMENO

22
22
26

METODO DELAS CARACTERÍSTICAS

DEDUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DEL MÉTODO
CONDICIONES DE BORDE
MÉTODOS DE ACOTAMIENTO

27

1. MÉTODO DE PUJOL
CÁLCULO DE LOS CAUDALES PARA CADA GRADO DE CIERRE
CÁLCULO DE LA SOBREPRESIÓN MÁXIMA PARA CADA GRADO DE CIERRE
VALORES DE "K" Y CARACTERÍSTICAS DE LAS DISTINTAS VÁLVULAS COMO ÓRGANOS DE REGULACIÓN
RECOMENDACIONES Y CRITERIOS DE SELECCIÓN
2. MÉTODO DE LOS DIAGRAMAS TRIANGULARESDE SOBREPRESIONES MÁXIMAS
GENERALIDADES
CONCEPTOS Y ECUACIONES FUNDAMENTALES
PROCESO DE CÁLCULO Y DISEÑO
3. CRITERIO DE MENDILUCHE-ROSICH PARA TRAMOS DE IMPULSIÓN

27
27
29
29
30
32
32
33
42
46

MÉTODOS DE ATENUACIÓN

48

1- OSCILACIÓN DE MASA
2. CÁMARAS DE AIRE
CRITERIO DE PREDIMENSIONAMIENTO DE CÁMARAS DE AIRE
3. PROTECCIÓN DE IMPULSIONES CON VÁLVULAS DE AIRE Y VÁLVULA ANTICIPADORA DE PRESIÓNNOCIONES BÁSICAS ACERCA DE LAS VÁLVULAS ANTICIPADORAS DE PRESIÓN
PROTECCIÓN DE IMPULSIONES
4. CÁMARAS COMPENSADORAS Y DEPÓSITOS DE DESCARGA

48
53
55
57
57
59
62

ANEXO I: DEDUCCIÓN DE LAS ECUACIONES DE SAINT VENANT

63

ANEXO II: CÁLCULO DE LA CELERIDAD DE LA ONDA EN EL CASO DE TUBOS DE PARED GRUESA

68

BIBLIOGRAFÍA

71

2

Construcciones Hidráulicas

GOLPE DE ARIETE

ESTUDIO DE TRANSITORIOS:GOLPE DE ARIETE
EEC
CU
UA
AC
CIIO
ON
NEESS Y
YC
CO
ON
NC
CEEPPTTO
OSS BBÁ
ÁSSIIC
CO
OSS
Se conoce con el nombre de “transitorios” a los fenómenos de variación de presiones en las
conducciones a presión, motivadas en variaciones proporcionales en las velocidades.
Cuando la variación es tal que implica el impedimento de escurrir, es decir, velocidad final
nula, y cuando además, las oscilaciones depresión por ese motivo son grandes, al fenómeno se lo
denomina “golpe de ariete”.
Se podría definir al fenómeno de Golpe de Ariete como la oscilación de presión por encima
o debajo de la normal a raíz de las rápidas fluctuaciones de la velocidad del escurrimiento.
En realidad, el fenómeno conocido como "Golpe de Ariete" es un caso particular del estudio
de los movimientos transitorios en lasconducciones a presión. La diferencia se encuentra en que
los transitorios implican variaciones de velocidad - y su correlación con la transformación en
variaciones de presión - de pequeña magnitud, mientras que el "Golpe de Ariete" implica las
grandes variaciones, de velocidad y presión.
Las maniobras de detenimiento total, implican necesariamente los golpes de ariete de
máxima intensidad puesto que sepone de manifiesto la transformación total de la energía de
movimiento que se transforma en energía de presión.
DESCRIPCIÓN DEL FENÓMENO
Con el objetivo de analizar el fenómeno físicamente, estudiaremos el caso del “cierre
instantáneo del obturador”, el que, a pesar de ser una abstracción teórica, posibilita una más fácil
comprensión del problema. Decimos que el cierre instantáneo es unaabstracción, porque los
órganos de cierre, por rápido que actúen siempre demandarían un tiempo para completar la
obturación del caudal. Ello no obstante, en la realidad práctica se producen cierres que pueden
adaptarse a ese criterio y que como se estudiará, no son deseables puesto que, como adelantamos,
pueden producir sobrepresiones máximas.
En la Figura 1a representamos en una secuencia de dibujos, un...