Golpe de ariete

Agua
A la hora de diseñar una red, se debe proceder al estudio y cuantificación de los riesgos de eventuales golpes de ariete con el fin de instalar las protecciones necesarias, en especial en el caso de canalizaciones de bombeo. En el caso de que no se hayan previsto dispositivos de protección, las canalizaciones de fundición dúctil cuentan con una reserva de seguridad que resulta muy  útil contra las sobrepresiones accidentales.

Origen del fenómeno

Cuando se modifica bruscamente la velocidad de un fluido en movimiento dentro de una canalización, se produce un cambio violento de presión. Este fenómeno transitorio, que recibe el nombre de golpe de ariete, suele aparecer cuando se manipula un equipo de la red (bombas, válvulas…). Entonces, se propagan a lo largo de la canalización ondas de sobrepresión y depresión a una velocidad “a” llamada celeridad de onda.
Los golpes de ariete pueden darse tanto en canalizaciones por gravedad como en canalizaciones de bombeo. Pueden originarse por cuatro causas principales:
  • el arranque y parada de las bombas.
  • el cierre de válvulas, hidrantes contra incendios o de riego, etc.
  • la presencia de aire,
  • el uso incorrecto de los aparatos de protección.

Consecuencias

Los excesos de presión pueden producir, en casos críticos, la rotura de algunos sistemas de canalización que no contasen con los coeficientes de seguridad necesarios. Las depresiones pueden crear bolsas de cavitación que suponen un peligro para las canalizaciones y la valvulería.

Evaluación completa

El método gráfico de BERGERON permite determinar, con precisión, las presiones y los caudales en función del tiempo presentes en un punto cualquiera de una canalización sometida a un golpe de ariete. Hoy en día, existen programas informáticos que sirven para resolver estos problemas complejos.

Prevención

Las medidas de protección que deben instalarse para reducir los efectos de un golpe de ariete hasta alcanzar valores admisibles son diversas y están adaptadas a cada caso.
Estas medidas actúan, o bien ralentizando la modificación de la velocidad del flujo, o limitando el exceso de presión con respecto a la depresión.
El usuario debe determinar el grado de sobrepresión y de depresión que puedan deberse a un golpe de ariete y decidir, según el tipo de canalización, qué medidas de protección son las más adecuadas:
  • volante de inercia en la bomba,
  • válvula de descarga,
  • calderín de aire,
  • ventilación auxiliar,
  • chimenea de equilibrio.
El calderín como medida contra los golpes de ariete es de uso común. Desempeña dos funciones principales:
  • limitar el exceso de presión (se controlan las pérdidas de carga mediante una clapeta)
  • evitar la cavitación (vaciado del calderín).
En caso de que una bomba se detenga bruscamente, la depresión se compensa gracias al caudal que proporciona el vaciado del calderín.
Cuando se invierte el flujo de agua, la energía de la masa de agua se transforma en pérdidas de carga mediante el llenado del calderín a través de una clapeta calibrada.
El perfil de la canalización es clave a la hora de determinar las medidas del calderín. En la práctica, la curva de depresión mínima (tras la actuación de las medidas de protección) no debe situarse nunca más de cinco metros por debajo del perfil real de la canalización.
Nótese que las canalizaciones de fundición dúctil cuentan, además, con una importante reserva de seguridad:
  • en sobrepresión: PAM permite que se supere en un 20% la presión de funcionamiento admisible en caso de sobrepresión transitoria.
Consultar PRESIONES DE FUNCIONAMIENTO ADMISIBLES;
  • en depresión: la junta garantiza la estanquidad frente al exterior, incluso en el caso de vacío parcial dentro de la canalización.