5/24/2018 Golpe de Ariete Completo

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PARAEVITA

RELGOLPE

DEA

NICAM

ENTEPODE

MOSACTU

ELTIEMPOD

ECIERREDE

LAS

FENMENO TRANSITORIO DEL GOLPE DE ARIETEEXPLICACIN, CLCULOS, CAUSAS Y PREVENCIN

Robert Rubio i Vicent. Brigades Rurals dEmergncia. Formador del Institut Valenci de Seguretat Pblica (IVASP) - penyaparda@gmail.com

HISTORIA DE SU ESTUDIO

Gustave MichaudSuiza 1860-1924.

Propuso la primerafrmula para valorar elgolpe de ariete (1878).En esta ecuacin no va-

lor ni la compresibili-dad del agua ni la elasti-cidad de la tubera.

Abreu, J.M. Cabrera, E. Iglesias, P.L. (1995). El golpe de ariete en t uberas de impulsin. Comentarios a las expresiones de Mendiluce.Ingeniera del Agua vol. 2, nm. 2. Cabrera, E., Espert, V., Garca-Serra, J. (1996). Ingeniera Hidrulica aplicada a los sistemas de distribucin de agua. Volmesidad Politcnica de Valencia. Unidad Docente de Mecnica de Fluidos. Mancebo del Castillo, U. (1992). Teora del golpe de ariete y sus aplicaciones en ingeniera hidrulica. Editorial Limusa. Mendiluce, E. (1987). El golpe de ariete en impulsiones. Bellisco Librera Editorial. Prez Farrs, L.E. y Guite

Estudio de Transitorios: El Golpe de Ariete. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniera. Departamento de Hidrulica. Ctedra de Construcciones Hidrulicas. Rivas, Alejandro y Snchez, Gorka (2004). Transitorios en Instalaciones. Golpe de Ariete. Campus Tecnolgico de la Universidad de Naperior de Ingenieros. Laboratorio de Mecnica de Fluidos. Rubio i Vicent, R. (2009).Curso de Especializacin. Mantenimiento, conduccin segura y 4x4 de autobombas forestales. IVASP.Silvestre, P. (1987). Fundamentos de Hidrulica General. Editorial Limusa. Suay Belenguer, J.M. (2002)Apuntes d

Nikolay E. Zhukovskii.

Rusia 1847-1921.

Joukowsky. Establecila ley que permite cal-cular presin mximaprovocada por el cierre

instantneo de la vlvu-la instalada en un con-ducto a presin. (1898)

Lorenzo Allievi

Italia, 1856-1941

Ampli los estudios de

Joukowsky. Corrigi los

clculos de Michaud y

estableci las ecuacio-nes necesarias para los

clculos (1903).

PROCESO DEL GOLPE DE ARIETE

PROPAGACIN DE LAS ONDAS DE PRESIN DEBIDO INSTANTNEO DE LA VLVULA

EL GOLPE DE ARIETE

Se denomina golpe de ariete al fenmeno transitorio consistente en la variacin de la pre-sin como consecuencia de los cambios en la velocidad del agua, provocados por las operacio-nes de regulacin y control en instalaciones hidrulicas a presin.

Es una onda cclica de presin que se desplaza a lo largo de los tendidos y puede causar da-os, incluso la destruccin de las tuberas y los equipos de bombeo, debido a las sobrepresio-nes generadas. Es una fuerza destructiva de gran magnitud que existe en todos los sistemasde bombeo.

Las maniobras de detenimiento total del caudal implican necesariamente los golpes de arie-

te de mxima intensidad, puesto que se pone de manifiesto la transformacin total de laenerga de movimiento en energa de presin.

No hay perturbacin. Rgimen permanente. El lquido en la tuplaza con velocidad Vdesde la bomba hacia la vlvula. Dimbera normal D.

La vlvula se cierra instantneamente. En ese momento el flte a la vlvula se frena y es comprimido por el resto del fluido su presin. La compresibilidad del fluido y la elasticidad permiten que la densidad del fluido aumente y que el tramque le rodea se dilate.

La sobrepresin es una onda de presin o pulso de compcrea en la vlvula y se propaga aguas arriba a una velocidamada celeridad.

A medida que la onda se desplaza la velocidad del lquido se la tubera, el tubo se dilata Dy la densidad del agua aumdel fluido contina movindose hacia la vlvula a una velocidpaso del tiempo ms zonas del fluido son frenadas y comprim

La onda de presin se ha propagado hacia la bomba con celfrente de onda ha llegado a la mitad de la tubera. Mitad derbera dilatada por la sobrepresin. Mitad izquierda, dimetresa mitad izquierda el agua sigue circulando con velocidavlvula. En la mitad derecha V=0. El fluido est comprimido.

La onda de presin ha llegado a la bomba. En toda la tubeest en reposo, V=0, pero no en equilibrio, pues se encumido. Toda la tubera est dilatada. La onda energtica ha gen de la presin y golpea contra los labes de la bomba. Puenerga se descarga siempre contra el mismo punto de la bofatiga de los materiales.

Como un resorte que se recupera tras la compresin, el aguacomienza a moverse con velocidad V, pero dirigida en senthacia la bomba, y as lo har mientras la suma de la energacumulada ms la cintica sea superior al impulso de la bomcomienza a ponerse en movimiento justo en la zona inmediapus de la unin bomba-tubera. La bomba contina impulsaizquierda de la tubera se ha contrado a su dimetro normcarga de lquido. La onda sigue propagndose hacia la vlvudad a. En la mitad izquierda de la tubera el fluido circula a ve

Dimetro de toda la tubera D1. Todo el fluido de la tubera edesde la vlvula hacia la bomba con velocidad v. No hay soninguna parte de la tubera pero por la inercia la onda energhasta golpear en la llave cerrada, la presin en el interior conuyendo hasta igualar la presin de impulsin de la bomba. tica se sigue propagando.

Comienzo de un nuevo ciclo. En este punto estamos comovuelve a repetir el proceso cada 4L/a segundos. El sistemadebido a las prdidas de carga provocadas por el rozamiento

CLCULO DEL GOLPE DE ARIETEAl estudiar este tipo de transitorios no es posible seguir manteniendo las hiptesis de un fluido incompresible y conducciones indeformables. Por el contrario, las capacidades del fluido de modi-ficar su densidad por los efectos de la presin y de las conducciones de deformarse son fundamentales en la descripcin del fenmeno.

CASOS EN LOS QUE SE PUEDE PRODUCIR

En general, el fenmeno transitorio aparecer cuandoen una instalacin hidrulica se produzcan variacio-nes de velocidad y, por consiguiente, de presin,motivadas por abrir o cerrar una vlvula y poner enmarcha o parar una mquina hidrulica.

Se produce en maniobras necesarias para el adecua-do manejo y operacin del recurso, por lo que su fre-cuencia es importante y no un fenmeno eventual.

D

D

D

V

V

V

V

V

D+D

D+

a

a

V=0

D1

D1

D1

a

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL GOLPE DE AR

TIEMPO CRTICOLas mximas sobrepresiones posibles se logran para los casos en que la maniobra de cierresea menor que el tiempo que tarda la onda en su viaje de ida y vuelta al obturador. Estetiempo se conoce como tiempo crticoTc, El tiempo que tarda la onda en recorrer la dis-tancia entre la vlvula y el depsito es:

Cierre instantneo Tc= 0

Cierre rpido 0L Cuando la longitud crtica es mayor que la longitud real, se denominaconduccincortay se resolver con la frmula de Michaud.

Lc

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