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Anteriormente, se comentó acerca de la existencia del programa Allievi, el cual permite conocer el comportamiento de las ondas de presión producto de un golpe de ariete. En este post, se comentará acerca del fenómeno en sí, estudiando sus orígenes, ecuaciones constitutivas, métodos de resolución, sus efectos y como evitar que se genere.

Definición de golpe de ariete

Para entender lo que es un golpe de ariete, primero se debe conocer el concepto de transitorio hidráulico.

Un transitorio hidráulico es una anomalía producto de la variación de alguna de las componentes que definen el movimiento del flujo respecto al tiempo. Se dividen en 3 categorías dependiendo de su velocidad: Transitorios lentos, rápidos y muy rápidos.

Se dirá que un transitorio es muy rápido cuando la maniobra que de origen al transitorio ocurre en un tiempo menor al tiempo crítico, el cual se define como:

Tiempo crítico:

Con:

L: Largo de la cañería.
a: Velocidad de la onda o Celeridad.

Un transitorio hidráulico que se origina de manera muy rápida se denomina "golpe de ariete".

Luego, en palabras simples, un golpe de ariete es el fenómeno hidráulico que producto de la variación de velocidad o presión de un flujo, produce ondas de presión superiores e inferiores a la presión normal del sistema en régimen estacionario.

En la Figura 1, se muestran los efectos de cuando la onda de presión que genera un golpe de ariete supera la presión nominal de la cañería.

Figura 1: Efectos de un golpe de ariete. Fuente: Catálogo Vogt

Existen fórmulas para conocer La presión producida por un golpe de ariete, las cuales se explican en mayor detalle en el video del profesor Suárez (Video).

Conocido el valor de la presión máxima, esta se compara con la presión nominal de la cañería entregada por el fabricante. Por otro lado, tal como se comentó, este fenómeno hidráulico también genera depresiones, y es importante conocer la presión mínima que resisten las cañerías. Para esto, la fórmula que utilizan los fabricantes (Catálogo Tehmco) para conocer la presión crítica de vació viene dada por:

Presión mín:

Donde:

I: inercia de la pared del fluido
f: Factor de deformación durante el montaje
E: Módulo elástico
D_i: Diámetro medio
u: Módulo de poisson

En conclusión, es relevante tener en cuenta este fenómeno en sistemas hidráulicos, y conocida la magnitud de la presión que se puede llegar a generar, ver si está es aceptable dentro de los rango de presión nominal y presión crítica de vacío. Si la presión está fuera del rango, se debe simular el sistema incorporando sistemas de protección tales como válvulas (anticipadoras de onda, check, de seguridad) o estanques (de equilibrio, unidireccionales o hidroneumáticos).