Cavitacin y golpe de ariete (en bombas y tuberas)

Cavitacin y golpe de ariete (en bombas y tuberas)Flujo multifsico en tuberas.6 APresenta:Irving Jair Carmona ValdsChristian Humberto Salinas Molina

Que es el golpe de ariete/ariete hidrulico?Cuando ocurre el golpe de ariete, la presin podra cambiar momentneamente de manera abrupta incrementando de 4 a 8 veces a la presin normal dentro de la tubera.

Este impacto puede daar seriamente la tubera, equipo o cubierta de la maquinaria, resultando en daos no solo para las juntas en las uniones, pero tambin en las bridas de vlvulas o las vlvulas mismas

A partir de este dao grandes cantidades de condensado caliente o de vapor comienzan a fugarse, lo que podra llevar a un serio accidenteIncluso ha habido reportes de muertes que se producen debido al golpe de ariete. A pesar de esto, existe muy poca informacin o investigacin dedicada a sus causas y prevencin, y muchos usuarios de vapor se encuentran en desventaja en como hacerle frente a este problema.Lugares en los que ocurre el golpe de ariete , por tipo:

Golpe de ariete: El mecanismo

Ocasionado por condensado a alta velocidad golpeando contra la tubera.

Ocasionado por la condensacin repentina del vapor, lo que produce paredes de condensado que chocan unas con otras.Golpe de ariete ocasionado por condensado a alta velocidad

Perdidas de calor por radiacin ocasiona que se forme condensado dentro de la tubera de transporte de vapor. El vapor fluyendo a grandes velocidades dentro de estas tuberas arrastra el condensado y forma olas. De esta turbulencia, se empiezan a formar gradualmente los proyectiles de condensado y son arrastrados conjuntamente con el vapor

Golpe de ariete ocasionado por la repentina condensacin del vaporCuando el vapor pierde su calor, este se convierte en condensado, el cual posee un volumen especifico mucho menor que el del vapor.Durante el proceso de condensacin, el espacio ocupado por el vapor (denominado cavitacin) se convierte momentneamente en vaco y el condensado dentro de la tubera sucumbe hacia este vaco.

Es peligroso para las tuberas contener una mezcla de vapor y condensado

Este tipo de golpe de ariete no se limita a sistemas de recuperacin de condensado, si no que tambin ocurre en lneas de distribucin y en equipo usuario de vapor. Provocando una elevacin de presin que puede sobrepasar los 1000 barGolpe de Ariete: Locacin y Causa

Cuando se trata de prevenir el golpe de ariete, es importante determinar su tiempo y locacin, pero lo es mas importante el determinar la causa ms probable.

Se tiene dos principales objetivos:

El de detener el flujo de vapor, el cual debilitara la fuerza de la inercia y esto debilitara los impactos que ocurren dentro de la tuberaEl prevenir la generacin repentina de condensado, el cual limita la cantidad de condensado generado por unidad de tiempo

Qu pasa si no funciona el operar lentamente la vlvula de corte?

El golpe de ariete se detiene despus de que se cierra la vlvula de cierreEl golpe de ariete continua una vez cerrada la vlvula de corte

El golpe de ariete que ocurre aun cuando se corta el suministro de vapor o cuando las vlvulas son operadas lentamente es el segundo tipo de golpe de ariete, ocasionado por la repentina condensacin del vapor.Golpe de ariete ocasionado por olasBolsas de vapor pueden ser atrapadas o aisladas por olas solo si el nivel del condensado dentro de la tubera es lo suficientemente elevado como para poder aislar o atrapar bolsas de vapor contra las paredes de la tubera.

Formacin de olas, pero con un bajo nivel de condensado: no hay golpe de ariete

Nivel elevado de condensado, pero sin formacin de olas: No hay golpe de ariete

Formacin de olas y nivel elevado de condensado: Se presenta el golpe de ariete

Golpe de ariete en lneas de distribucin de vapor (contramedidas)El golpe de ariete en lneas de distribucin ocurre usualmente cuando se suministra el vapor por primera vez.

Las trampas de vapor debern instalarse correctamente para que el condensado dentro de la lneas de distribucin sea removido de manera rpida y completa.

Si el golpe de ariete se sigue presentando aun cuando se presta la atencin adecuada al numero y ubicacin de las trampas de vapor instaladas, es mas probable que el problema se deba a una incorrecta inclinacin de la tubera. Pendientes en subida de tuberas de vapor: Ocurre el golpe de ariete

Pendientes de bajada de tuberas de vapor: No se presenta el golpe de ariete

Dentro de otras posibles causas del golpe de ariete podra deberse a la acumulacin de condensado en la terminacin de las lneas. Divisin de los mtodos de tubera que ocasionan y previenen el golpe de ariete

Golpe de ariete en equipoEl golpe de ariete dentro del quipo, al igual que el golpe de ariete en lneas de distribucin de vapor, generalmente es ocasionado debido a un alto nivel de acumulacin de condensado.

Intercambiador de calor de carcaza y de tubosSin embargo, si este golpe de ariete de pequeos sedimentos se permite que contine por periodos de tiempo prolongados, podra debilitar el equipo a un punto en el que se fracture repentinamente.

Razones de porque el condensado se acumula en el equipoOrientacin o construccin impropia del equipo

Aunque estas contramedidas podran sonar un poco simples, de hecho no siempre es posible lograrlas.

Stall

Power trap

Golpe de ariete en tubera de recuperacin de condensado

El golpe de ariete en la tubera de recuperacin de condensado normalmente es ocasionado debido a la interaccin de el condensado de baja temperatura y el vapor de alta temperatura. Mecanismo y contramedidasEl golpe de ariete en la tubera de recuperacin de condensado ocurre de muchas maneras, las cuales son causadas fundamentalmente por la condensacin repentina del vapor. Las tres formas mas comunes son:

GolpeteoCuando se unen dos lneas de recuperacin, vapor flash de alta temperatura puede entrar en contacto con el condensado de baja temperatura

El nombre se deriva del ruido producido como cuando un motor se ahoga.

De contra flujo

El golpe de ariete del contra flujo es ocasionado por un flujo pulsante de condensado de baja temperatura en la tubera de recuperacin, y es observado generalmente en fabricasUna contramedida en contra de esto es la instalacin de una vlvula check para prevenir el contra flujo de vapor. Sin embargo, la efectividad de esta contramedida se reduce si la locacin o el tipo de vlvula check son incorrectos.

Golpe de ariete ocasionado por el contraflujo de vapor de las lneas de recuperacin de condensado

Golpe de ariete ocasionado por el contraflujo de vapor de un tanque de flasheo

De la formacin de 'grandes bolsas de vapor

Este es el tipo de golpe de ariete que se encuentra con mayor frecuencia en tuberas de recuperacin de condensado. Esto ocurre en puntos en donde la tubera que transporta vapor flash de alta temperatura y la tubera que trasporta condensado a baja temperatura se unen

Las contramedidas para cada una de estas tres principales formas de golpe de ariete tienen varios puntos en comn:

Aseguran que las bolsas de vapor se mantengan pequeas

Interceptan el vapor (Vapor flash) que es la causa del problema, o lo conectan a una lnea diferente.

Siempre que sea posible, evitan el contacto entre corridas horizontales en las tuberas o vapor de alta temperatura y condensado de baja temperatura.Cambios en la temperatura de la tubera antes y despus del golpe de ariete

Golpe de ariete en bombasEl golpe de ariete que se explic anterior mente no puede producirse en el arranque de una bomba porque la presin producida por la bomba no puede exceder el valor mximo que tiene indicada.

Puede producirse:Si se para el motor de la bomba sin cerrar previamente la vlvula de impulsinSi hay un corte imprevisto de corriente, en el funcionamiento de la bomba

Los medios empleados para reducir el golpe de ariete son:Cerrar lentamente la vlvula de impulsinDimetro de la tubera de impulsin grandeInstalar la bomba con un volanteInyectar el aire con un compresor