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GOLPE DE ARIETE.

El fenómeno del golpe de ariete, también denominado transitorio,consiste en la alternancia de depresiones sobrepresiones debido almo!imiento oscilatorio del ag"a en el interior de la t"ber#a, es decir,

b$sicamente es "na !ariación de presión, se p"ede prod"cir tanto enimp"lsionescomo en

abastecimientos por gra!edad.

En el momento %"e la !$l!"la cierra se prod"ce "n al&a enpresión a ca"sa del cambio en !elocidad del '"ido, esta al&a enpresión pro!oca "na compresión ligera del '"ido a s" !e& "nae(pansión de la t"ber#a. Este efecto se propaga a tra!és de la t"ber#adesde la !$l!"la )asta el tan%"e como se !e en la *g"ra +a-. Estaonda se propaga )asta el tan%"e, en el momento %"e llega al

1. Propagación de ondas del golpe de ariete.

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tan%"e la presión en la t"ber#a es m"c)o maor %"e la presión enel tan%"e entonces esta condición no se p"ede mantener)idr$"licamente el sistema b"sca balancearse. Este desbalance sedebe a la diferencia en energ#a entre el tan%"e la t"ber#a, esto as" !e& pro!oca "n mo!imiento de '"ido de la t"ber#a )acia el

tan%"e para balancear las presiones. Esto se propaga en forma de "naonda )acia la !$l!"la red"ciendo las sobrepresiones en la t"ber#a, *g"ra+b-.

En "na imp"lsión, la parada br"sca de motores prod"ce el mismofenómeno, pero al contrario, es decir, se inicia "na depresión ag"asarriba de la bomba, %"e se traslada )acia el *nal para transformarse encompresión %"e retrocede a la bomba.

En efecto, c"ando se prod"ce la parada del gr"po de bombeo, el '"ido,inicialmente circ"lando con !elocidad !, contin"ar$ en mo!imiento a lo

largo de la t"ber#a )asta %"e la depresión a la salida del gr"poocasionada por la a"sencia de l#%"ido el %"e a!an&a no es rep"esto, noes emp"/ado0-, pro!o%"e s" parada. En estas condiciones, !ia/a "naonda depresi!a )acia el depósito, %"e adem$s !a deteniendo el '"ido,de tal manera %"e al cabo de "n cierto tiempo toda la t"ber#a est$ ba/olos efectos de "na depresión con el l#%"ido en reposo. 1a concl"ido laprimera etapa del golpe de ariete.

2omo la presión en el depósito es siempre s"perior a la de la t"ber#a,%"e se enc"entra ba/o los efectos de la depresión, se inicia "n retrocesodel '"ido )acia la !$l!"la de retención con !elocidad 3!. 2on el ag"a a

!elocidad de régimen, pero en sentido contrario, n"e!amente se tiene lapresión de partida en la t"ber#a, de manera %"e al cabo de "n ciertotiempo toda ella estar$ sometida a la presión inicial con el '"idocirc"lando a !elocidad4!.

El inicio de la tercera fase es "na consec"encia del c)o%"e del l#%"idocontra la !$l!"la de retención. El res"ltado es "n br"sco a"mento depresión "na detención progresi!a del '"ido, de modo %"e al cabo de"n cierto tiempo todo el l#%"ido de la t"ber#a est$ en reposo lacond"cción sometida a "na sobrepresión de la misma magnit"d %"e ladepresión inicial. Esta tercera fase del golpe de ariete en "na imp"lsiónes seme/ante a la primera fase en el caso de abastecimientos porgra!edad.

En la c"arta fase comien&a la descompresión, inici$ndose de n"e!o elmo!imiento, por lo %"e al cabo de "n tiempo la sit"ación es idéntica a la%"e ten#amos al principio. 2omien&a "n n"e!o ciclo.

 Tanto en abastecimientos por gra!edad como en imp"lsiones, lad"ración de cada "na de estas faces es5

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 L

a

donde5  L5 longit"d de la t"ber#a.

  a5 la celeridad.

La celeridad a- es la !elocidad de propagación de la onda de presión atra!és del ag"a contenida en la t"ber#a, por lo %"e s" ec"ación de

dimensiones es L⋅ T4+

. 6" !alor se determina a partir de la ec"ación decontin"idad depende f"ndamentalmente de las caracter#sticasgeométricas mec$nicas de la cond"cción, as# como de lacompresibilidad del ag"a.

7na e(presión pr$ctica prop"esta por Allie!i, %"e permite "nae!al"ación r$pida del !alor de la celeridad c"ando el '"ido circ"lante es

ag"a, es la sig"iente5

Donde585 coe*ciente f"nción del mod"lo de elasticidad ε- del materialconstit"ti!o de la t"ber#a.D5 di$metro interior de la t"ber#a.e5 espesor de la t"ber#a.

 También se p"ede )allar el !alor de la celeridad cons"ltando lassig"ientes tablas.

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2ierre lento cierre r$pido.

6e de*ne el tiempo T- como el inter!alo entre el inicio el término de lamaniobra, sea cierre o apert"ra, total o parcial, a %"e d"rante estetiempo se prod"ce la modi*cación del régimen de mo!imiento del '"ido.Este concepto es aplicable tanto a cond"cciones por gra!edad como aimp"lsiones, conociéndose en el primer caso como tiempo de cierre dela !$l!"la como tiempo de parada en el seg"ndo.

en las cond"cciones por gra!edad, el cierre de la !$l!"la se p"edeefect"ar a diferente ritmo, por tanto, el tiempo T es "na !ariable sobrela %"e se p"ede act"ar, pero en las imp"lsiones el tiempo de parada

!iene imp"esto no es posible act"ar sobre él, sal!o adicionando "n!olante al gr"po motobomba o "n sistema similar.

9endil"ce propone la sig"iente e(presión para el c$lc"lo del tiempo deparada5

Donde5

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L5 Longit"d de la cond"cción m-!5 :elocidad de régimen del ag"a m;s-

 

g5 Aceleración de la gra!edad, <.=+ m;s>1m5 Alt"ra

manométrica proporcionada por el gr"po de bombeo

2 85 2oe*cientes de a/"ste emp#ricos.

La alt"ra geométrica o presión est$tica 1g- se mide siempre

inmediatamente ag"as arriba de la bomba, por lo %"e la prof"ndidad delag"a en el po&o debe tenerse en c"enta en el caso de bombass"mergidas.

El coe*ciente 2 es f"nción de la pendiente )idr$"lica m-, siendo m Toma el !alor 2?+ para pendientes )idr$"licas crecientes de L)asta el>@, se red"ce progresi!amente a partir de este !alor )asta )acersecero para pendientes del B@. Pendientes s"periores al C@ implicanparadas m" r$pidas, aconse/$ndose considerar el golpe de arietem$(imo de Allie!i en toda la longit"d de la t"ber#a.

El coe*ciente 8 depende de la longit"d de la t"ber#a p"ede obtenersea partir de la gr$*ca o de la tabla sig"ientes, prop"estas por 9endil"ce.Este a"tor recomienda la "tili&ación de los !alores de 8 redondeadosrecogidos en la tabla, a %"e )a comprobado %"e las pe%"easdiferencias respecto a la gr$*ca tienen "na reperc"sión despreciable enel golpe de ariete siempre del ladode la seg"ridad, es de m$s sencillomane/o.

:alores del coe*ciente 8 segn9endil"ce.

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2IERRE LEFTO

9ic)a"d prop"so la primera form"la para !alorar el golpe de ariete5

∆H =2 Lv

gTc

∆ H  ? sobrepresión debida al fenómeno mca-L? longit"d de t"ber#a m

:? !elocidad de régimen del ag"am

s

 Tc? tiempo de parado o de cierre segn el caso s-

G? aceleración de la gra!edad <.=+m

s2 ¿

2IERRE RAPIDO

Ecuación de Allievi

∆ H =av

g

La longit"d del tramo de t"ber#a regido por la ec"ación de 9ic)a"d seconoce como longit"d critica Lc- s" !alor se obtiene ig"alando lasform"las de 9ic)a"d Allie!i.2 Lcv

¿  =

av

g

2 Lcv=

av

g (¿) Lc=

avt 

2v

 Lc=at 

2

E(cepto en el caso de ser la pendiente )idr$"lica maor del C@ en %"ese recomienda considerar la sobrepresión de Allie!i en toda la

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cond"cción, el !alor as# calc"lado la soportara el tramo de la t"ber#a delongit"d Lm, siendo5Lm ? L Lc

6i LH Lc, se trata de "na imp"lsión cond"cción- corta %"e secorresponder#a con "n cierre lento.

6i LLc, entonces la imp"lsión cond"cción- es larga el cierre esr$pido.

L¿  

Lc

Imp"lsión corta T 2 L

a

2ierrelento

9ic)a"d∆ H =

2 Lv

gTc

L¿  

Lc

Imp"lsión larga T H2 L

a

2ierrer$pido

Allie!i∆ H =

av

g