El golpe de ariete es una verdadera onda de choque causada por la parada repentina del fluido, que con el tiempo daña las tuberías y los componentes del sistema hidráulico.
Un sonido sordo, como el que produce un martillo cuando da un golpe. No es raro escuchar este tipo de ruido en un sistema hidráulico, y todo profesional sabe lo importante que es no subestimarlo. El golpe de ariete es un fenómeno que se puede resumir simplemente como un pico de presión causado por un cambio rápido en la velocidad del flujo dentro de la tubería. Pequeños golpes de ariete pueden ser normales, pero es fundamental tratar de contenerlos tanto como sea posible con precauciones adecuadas en la fase de diseño para evitar daños al sistema.
Las consecuencias del golpe de ariete, de hecho, son múltiples y pueden incluir daños en las tuberías, los vasos de expansión, los accesorios de unión y los equipos instalados en el sistema.
Es bastante sencillo experimentar un ejemplo de golpe de ariete. Pensemos en el típico golpe sordo seguido de la vibración de la tubería cuando se cierra una válvula de esferacon un movimiento instantáneo de la palanca de maniobra, como ocurre en los grupos de mezcla. Aunque, en la mayoría de los casos, los componentes no se rompen de inmediato, la tensión cíclica aún conduce a la acumulación de daños, que puede resultar en una falla repentina.
¿Qué se entiende por golpe de ariete?
Veamos ahora más en detalle en qué consiste este fenómeno. El golpe de ariete es una onda de sobrepresión que ocurre, por ejemplo, cuando se detiene rápidamente una electrobomba o cuando se cierra repentinamente una válvula hidráulica. La velocidad de la maniobra induce una perturbación en la presión del líquido que se propaga por la tubería a partir del dispositivo de detención y sube hacia la fuente, reflejándose contra otros dispositivos y las curvas del circuito antes de amortiguarse progresivamente en su retorno hacia el punto de descarga.
La velocidad a la que la onda se propaga en sentido contrario a lo largo de la tubería es cercana a la del sonido en líquidos (alrededor de 300 m/s); sin embargo, se debe considerar que la magnitud del fenómeno depende de varios factores. Ciertamente de la velocidad de cierre de los dispositivos, pero también de la velocidad y la viscosidad del fluido, la forma, las dimensiones y los materiales de las tuberías.
Si las tuberías están subdimensionadas, es decir, si tienen un diámetro más pequeño que el de la bomba, la velocidad del fluido disminuye, pero la presión es más alta. Además, la fuerza de la presión es mayor en las curvas, es decir, en los codos del sistema, que a menudo están presentes en circuitos de disposición reducida, como los domésticos.
¿Cómo prevenir el golpe de ariete?
Para proteger el sistema hidráulico del temido golpe de ariete, existen varios métodos:
- Instalar un regulador para reducir la presión dentro del circuito
- Instalar válvulas de retención
- Instalar tanques anti-golpe de ariete
Dispositivos como presostatos o presoflujostatos, al asegurar el funcionamiento del circuito dentro de parámetros especificados, cumplen una función de seguridad, ya que ayudan a prevenir picos de sobrecarga del sistema.
Otra solución es la instalación de válvulas de retención a lo largo de las tuberías.
Las válvulas de retención, en particular, sirven para evitar que las ondas de sobrepresión alcancen las electrobombas y, por ello, se instalan inmediatamente después de la bomba, una para cada bomba.
Las válvulas se instalan generalmente junto con vasos de expansión anti-golpe de ariete específicos.
Estos dispositivos también se denominan amortiguadores de golpe de ariete, precisamente por su mecanismo de funcionamiento. Se trata de contenedores cilíndricos rígidos compuestos por dos cámaras, una llena con el fluido del circuito y la otra que contiene aire a presión. Las dos cámaras están separadas por una membrana elástica. Dado que el aire es compresible, actúa como un amortiguador de los picos de sobrepresión, compensando los cambios y protegiendo el sistema de las consecuencias del choque hidráulico.
Un poco de historia...
¿Por qué utilizamos la expresión golpe de ariete para definir este fenómeno hidráulico? El ariete era una antigua máquina de guerra, en su forma más simple consistía en una larga y robusta viga de madera, con una cabeza de carnero de hierro fijada en un extremo. Parece que fueron los cartagineses quienes la utilizaron por primera vez. Servía para derribar puertas y muros de las ciudades con una sucesión de golpes fuertes, como los que se perciben en las tuberías cuando el flujo del fluido sufre un cambio repentino.
