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Por qué se produce un golpe de ariete

Creado por Branding en July 23, 2018 en Fontanería | 0 comentarios

El fenómeno de golpe de ariete es uno de los principales causantes de averías en instalaciones hidráulicas. Se ocasiona cuando hay una interrupción súbita del fluido de agua o un cambio de dirección, produciendo daños severos al sistema de agua. El golpe de ariete, también conocido como choque hidráulico, puede superar la velocidad de sonido y es capaz de romper la tubería de agua.

daños en tuberias por golpe de ariete

Un golpe de ariete se produce cuando una válvula o grifo se cierra repentinamente y se detiene el movimiento del agua que fluye por las tuberías, generando presión que es transferida a la válvula y a las paredes de las tuberías.

Las ondas expansivas de la presión se desplazan por todo el sistema de agua, viajando cíclicamente en dirección contraria hasta conseguirse con un obstáculo sólido, haciendo que continúen hacia adelante y volviendo a regresar hasta que encuentra espacio para su volumen. En el momento en que no encuentra ese espacio, ocurren los daños en las válvulas, grifos y puede hasta romper la tubería.

Es común que en viviendas antiguas si se cierra repentinamente una llave de agua se escuche una especie de ruido de explosión en las tuberías.

A continuación veremos las causas más comunes de este fenómeno, sus consecuencias y cómo evitarlo.

 

Causas comunes del golpe de ariete

El fluido del agua en un sistema no suele estar en un estado constante. Hay presiones y fluidos que cambian según la demanda, los niveles de un tanque o si se enciende o apaga una bomba. Además, hay que tener en cuenta imprevistos como el mal funcionamiento de equipos o cualquier cambio en la velocidad del flujo del agua. Todos estas acciones pueden causar un golpe de ariete.

Los cambios de temperatura también pueden generar un golpe de ariete al expandirse o contraerse, o el aire atrapado en la tubería puede ejercer una sobrepresión al comprimirse.

Las causas más comunes de este fenómeno son principalmente las que provocan cambios potentes de presión tales como:

  1. El cierre repentino de una válvula, en un sistema de agua mal dimensionado, hará que cambie repentinamente la velocidad del fluido causando una oscilación de presión.
  2. En el encendido de la bomba de agua puede colapsar rápidamente el espacio vacío existente, provocando una sobrepresión.
  3. La selección inapropiada de las válvulas en la instalación, como por ejemplo en el tipo de válvula o en el exceso de tamaño también puede ocasionar un choque hidráulico.
  4. Los fallos en el suministro de agua causan cambios bruscos que causan aumento y disminución de la presión tanto en la succión como en la descarga de agua.

 

Consecuencias del golpe de ariete

El golpe de ariete tiene principalmente dos secuelas continuadas:

Comprimir el fluido que reduce su volumen y dilata ligeramente la tubería. Cuando la tubería ensanchada retoma su dimensión normal, provoca una onda de presión en el sentido contrario.

Ambos efectos en conjunto provocan otra onda de presión en el otro sentido, originando un movimiento cíclico que, con la sobrepresión ocasiona ruidos muy molestos, y excepcionalmente puede provocar roturas de los accesorios de la instalación (válvulas o grifos), reventando o ensanchando las tuberías o hasta puede llegar a arrancar los codos instalados.

Hay que tener en cuenta que el golpe de ariete es un fenómeno que en un sistema mal dimensionado puede generar daños irremplazables. El fenómeno es directamente proporcional a la longitud de su conducto; por lo que las ondas de presión serán mayores (tendrán más energía), e inversamente proporcional al tiempo de cierre de la llave; mientras más corto sea el periodo de cierre, más fuerte será el choque hidráulico.

 

Cómo solucionar un golpe de ariete

Las soluciones para el golpe de ariete comienzan por su prevención. Los técnicos encargados de diseñar el sistema de agua y dimensionar las tuberías deben realizar los cálculos necesarios y tomar en cuenta el valor de sobrepresión para evitar el fenómeno.

Determinar la magnitud de la sobrepresión permite diseñar sistemas de agua suficientemente resistentes y flexibles como para soportar cambios en presiones y evitar un golpe de ariete.

 

Herramientas para prevenir daños con un golpe de ariete

Válvulas limitadoras de presión

Una de las soluciones más comunes y recomendadas por los expertos es la instalación de válvulas limitadoras de presión. Son conocidas con diferentes denominaciones: válvulas de retención, válvulas antirretorno, válvulas check o válvulas uniflujo.

Por ejemplo, al instalar la válvula anti-retorno en los contadores de cada vivienda o bloque de piso, permitimos que si se cierra un grifo repentinamente, no vuelva el fluido hacia abajo provocando presiones.

 

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Válvula de retención, Hembra - Hembra

 

Válvulas de asiento

Si se corta gradualmente el fluido de agua, garantizamos que no ocurran golpes de ariete. En este caso, las válvulas de asiento o válvulas de seguridad permiten un corte controlado y lento y alivian la presión ejercida cuando se supera el límite preestablecido. Son utilizadas tanto en instalaciones domésticas como industriales.

El dimensionado de ambas válvulas es crítico para evitar un posible choque hidráulico.

El consultor Z. Michael Lahlou, Ph.D., en un artículo publicado en The National Environmental Services Center (NESC), plantea otras dos posibles soluciones:

Bomba

Si en la tubería se incrementa el flujo lentamente hasta llenar los espacios de aire suavemente, evitamos los problemas de arranque de las bombas. Si se mantienen bajas las velocidades del agua en la tubería, logramos reducir las oscilaciones hidráulicas.

Tanque de Oscilación

En sistemas complejos con tuberías muy largas se utilizan tanques de agua conectados a la tubería para liberar las oscilaciones. Si ocurre una oscilación, el tanque actúa como liberador de presión y almacena el líquido excesivo, evitando la expansión de la pared de la tubería y la compresión del fluido. El tanque de oscilación es conocido también como chimenea de equilibrio, pozo de oscilación o torre piezométrica.

Existen otras soluciones como las cámaras neumáticas o los amortiguadores hidráulicos pero lo importante es prevenir que ocurra para que las tuberías y accesorios no sufran daños.

Aunque el golpe de ariete seguirá siendo un desafío para instaladores, ingenieros y técnicos de sistemas de agua, realizar los cálculos pertinentes e incluir válvulas antirretorno en las instalaciones previene que este fenómeno cause roturas y pérdidas. 

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