Golpe de Ariete. Consecuencias y prevenciones

En algunas ocasiones, las tuberías de agua pueden verse afectadas por fenómenos desafortunados. A continuación, te explicamos uno de éstos, conocido como Golpe de Ariete, y te damos algunos consejos para evitarlo o aminorar su efecto

Victoria Zárate / Jorge Monroy, ilustración

El Golpe de Ariete, o Pulso de Zhukovski, denominado así por el ingeniero Nikolai Yegórovich Zhukovski, es, junto con la cavitación, una de las principales causas de daños en las tuberías y en los sistemas hidráulicos.

El Golpe de Ariete se entenderá como un incremento momentáneo en la presión, que ocurre en un sistema de agua cuando hay un cambio repentino de dirección o velocidad de este fluido; cuando una válvula se cierra o abre repentinamente, lo cual detiene el paso del agua y la energía de presión se transfiere a la válvula y a la pared de la tubería.

Este fenómeno se puede explicar de la siguiente forma:

El agua se detiene bruscamente, pero es presionada por la corriente
La energía de presión se pasa a la válvula y a la pared de la tubería
Las ondas expansivas se activan dentro del sistema
Las ondas de presión viajan en sentido contrario
El agua se desplaza en dirección contraria, provocando depresión respecto a la presión normal de la tubería
El agua comienza a comprimirse en las proximidades de la válvula y rebota dentro del sistema
El resto se comprimirá hasta que se anule su velocidad

[toggles title=”Definición”]El doctor Michael Lahlou, consultor en Asistencia Técnica, en su texto “El golpe de ariete” (publicado en Tecnología en Breve por The National Environmental Services Center), explica que es un fenómeno que se refiere “a las fluctuaciones de presión causadas por un repentino incremento o disminución de la velocidad del flujo, las cuales pueden ser lo suficientemente fuertes como para romper la tubería del agua”, es decir, “consiste en el cambio de presiones a causa del movimiento del agua en el interior de una tubería”.[/toggles]

El Golpe de Ariete se puede presentar de una forma menos severa, conocida como “oscilación”, que se explica como un movimiento lento en forma de ola de una masa de agua, que se causa por fluctuaciones internas de presión en el sistema; es decir, se puede ver como una onda de presión que se forma lentamente dentro del sistema.

¿Hay manera de impedirlo?

En su texto “Dispositivos para controlar el Golpe de Ariete”, publicado en Ingeniería Real, el ingeniero Alberto Pinto advierte que este fenómeno es peligroso, ya que “la sobrepresión puede aumentar entre 60 y 100 veces la presión normal de la tubería”.

Cabe mencionar que tanto el Golpe de Ariete como la oscilación se refieren a presiones transitorias y, si no se controlan, ambas darán los mismos resultados: daños a las tuberías, accesorios y válvulas, causar fugas y reducir la vida útil del sistema hidráulico.

Sin embargo, puede haber formas de prevenir este fenómeno. Antes, es necesario determinar el lugar (localización) donde se presenta el Golpe, el tiempo (duración) que lleva y, como principal observación, las causas que lo generaron, por ejemplo un deterioro en las válvulas.

Las cuatro principales causas que provocan grandes cambios de presión son:

El arranque de la bomba, lo que genera un colapso rápido del espacio vacío que hay en el agua debajo de la bomba
Fallas de potencia en la bomba, lo que crea un cambio rápido en la energía de suministro del flujo, causando un aumento de la presión en el lado de succión y una disminución de presión en el lado de la descarga
Abrir y cerrar la válvula repentinamente*, ya que cambiará rápidamente la velocidad y puede resultar en una oscilación de presión
Una mala operación o el mal uso de dispositivos de protección, ya que puede haber un exceso en el tamaño de la válvula de alivio por sobrepresión o una incorrecta selección

Medidas de prevención

Disminución de la velocidad en tuberías
Cierre o apertura lenta de válvulas o registros
Empleo de válvulas o dispositivos mecánicos especiales
Fabricación de tubos con espesor aumentado
Construcción de pozos de oscilación
Instalación de cámaras de aire comprimido que amortigüen los golpes

Soluciones prácticas

El doctor Michael Lahlou explica las recomendaciones que se dan respecto a presiones, como son el uso de algunas herramientas para reducir los efectos del Golpe de Ariete, como las siguientes:

Válvulas. Son elementos que se cierran lentamente para permitir moderar el aumento en la presión cuando las ondas de sobrepresión del agua más baja regresan del tanque de almacenamiento. Pueden ser un método efectivo de control, sin embargo, deben ser propiamente clasificadas y seleccionadas para no provocar efectos secundarios. Además, pueden ser el medio menos costoso
Bombas. Los problemas de operación en el arranque de la bomba pueden evitarse incrementando el flujo en la tubería lentamente hasta colapsar o desalojar los espacios de aire suavemente. Además de obtener una presión baja también resultará en menores niveles de caballos de fuerza durante la operación, y así se conseguirá una economía de operación
Tanque de oscilación. Lo que hace el tanque es liberar la presión y poder almacenar el líquido excesivo, dando al flujo un almacenamiento alternativo mejor que el proporcionado por la expansión de la pared de la tubería y compresión del fluido. Sin embargo, pueden ser un dispositivo de control costoso
Cámara de aire. Las cámaras de aire son instaladas en áreas donde puede haber Golpe de Ariete frecuentemente. Se pueden encontrar detrás de accesorios de los lavabos y en tinas de baño. Lo que hace es comprimir el aire para absorber el choque, protegiendo la tubería y los accesorios