Golpe de ariete

Laboratorio de Mecánica de Fluidos












Aplicación del Golpe de Ariete



2013

Resumen: En este trabajo se presentara el fenómeno conocido como golpe de ariete y sus aplicaciones en el campo de la ingeniería. Se tratara conceptos que ayuden a un mejor entendimiento de la materia en curso, especialmente el porqué de los cambios de presión y porque ocasionan incrementostan elevados. Se demostrara las fórmulas que se utilizan para calcular este fenómeno en sistemas hidráulicos y de donde salen los coeficientes que se utilizan para el mismo. También se mostrara los datos obtenidos a través de la experimentación con un sistema hidráulico que es sometido a un incremento abrupto de presión. A partir de todos estos conceptos se presentaran los argumentos necesariospara identificar el golpe de ariete como un fenómeno presente en muchos sistemas hidráulicos y como es importante darle la debida importancia a dicho fenómeno. Finalmente se dará a conocer la conclusión a la que se ha llegado.

Palabras claves: Mecánica de Fluidos, Golpe de Ariete, Hidráulica

Introducción

El golpe de ariete es un fenómeno de transición donde ocurren repentinas elevaciones odisminuciones de presión provocada por el cierre o apertura rápida de los dispositivos de control de caudal. El conocimiento de este fenómeno transitorio es vital para el diseño técnica y económicamente adecuado de sistemas hidráulicos.

Este es un problema clásico en mecánica de fluidos y donde N.E. Joukowski y L. Allievi dejaron establecidos los fundamentos básicos de la del análisis del mismoentre 1897 y 1903. A partir de esta fecha, ha habido diversos autores que han incurrido en numerosos estudios tanto en lo que concierne a procedimientos de cálculo como al diseño y elaboración de varios dispositivos de protección. A pesar de todos estos estudios, el tema está lejos de cerrarse.

Este fenómeno genera presiones extremas en las redes de distribución, produciendo fallas en lasredes o en los artefactos hidráulicos, e incluso puede ocasionar rupturas en las tuberías provocando severos problemas como un corte del flujo, perdidas mayores a las esperadas o la intrusión de agentes contaminantes en el sistema. Debido a esto la simulación del golpe de ariete se ha convertido en un requisito esencial para asegurar el correcto diseño y operación de los sistemas de distribución deagua.

Debido a que las propiedades del flujo son tan cambiantes y difíciles de pronosticar, es muy complicado describir estos problemas ya que a diferencia de otras ramas de la ingeniería civil, como el análisis estructural, se realizan muy pocos estudios y análisis dinámicos que conduzcan al diseño y operación de sistemas de distribución de agua a presión. Esto ocurre debido a la dificultad dedichos problemas y al bajo costo de vidas humanas en caso de falla comparada con el análisis estructural.

Dependiendo de la importancia de una red, la rotura de matrices o impulsiones debido a un golpe de ariete puede incrementar tanto los costos económicos como los sociales, convirtiendo el problema en un asunto estratégico. Es por esto que cualquier fenómeno de flujo no-permanente debierarequerir siempre de un análisis numérico detallado.


Objetivos

Los objetivos trazados al realizar este trabajo son:

Entender el fenómeno conocido como golpe de ariete y comprender como se desarrolla para encontrar soluciones oportunas a problemas que se puedan presentar por dicho fenómeno.

Conocer las causas y motivos que producen el golpe de ariete para tomar las precauciones necesariasy evitar potenciales daños en los sistemas hidráulicos que se vayan a utilizar en la vida práctica.

Identificar los diferentes métodos con el fin de prevenir el golpe de ariete para aplicarlos en casos reales que se puedan presentar en la vida profesional.

Aprender las soluciones que se le pueden dar a este fenómeno para corregir problemas que se presenten en el diseño de un sistema...