FACULTAD DE INGENIERIASCARRERA INGENIERIA MECANICAOCTAVO MECANICA

MATERIAMAQUINAS HIDRAULICAS

TEMAEL GOLPE DE ARIETE

PROFESORING. ORLANDO PINEDA

NOMBRELIZETH RUIZQUITO 13/05/2015

INDICEINTRODUCCION:3OBJETIVOS:4OBJETIVO GENERAL:4OBJETIVOS ESPECIFICOS:4GOLPE DE ARIETE:5COMO SE ORIGINA:6Descripcin del fenmeno en abastecimientos por gravedad:6Descripcin del fenmeno en impulsiones:7Los Peligros del Golpe de Ariete8Para evitar este efecto, existen diversos sistemas:8Golpe de ariete en lneas de descarga:9Medidas generales contra el golpe de ariete. El golpe de ariete es combatido, en la prctica, por varias medidas.9VENTAJAS DEL GOLPE DE ARIETE11DESVENTAJAS DEL GOLPE DE ARIETE11CONCLUSIONES12RECOMENDACIONES12BIBLIOGRAFIA:13WEBGRAFIA:13

INTRODUCCION:Alguna vez has escuchado un 'Bang' estruendoso o algo parecido a un golpeteo despus de arrancar o apagar un grifo de agua?.Este es el sonido del golpe de ariete en el sistema de tubera de agua, en una fbrica, una bomba iniciando o finalizando su operacin, o un venteo de aire cerrando repentinamente son claros ejemplos de cuando esto podra suceder.Adems de los sistemas de tuberas para transportar agua, el golpe de ariete se puede presentar de igual manera en los sistemas de recuperacin de condensado (es decir circulacin de agua) y de vapor.Ntese que ya que el vapor est involucrado, este tipo de golpe de ariete es algunas veces tambin llamado 'ariete hidrulico.

OBJETIVOS:OBJETIVO GENERAL:Conocer exactamente que es el golpe de ariete, sus ventajas y desventajas y a su vez analizar si podemos aplicarla en algn sistema aprovechando las partes positivas que tiene este tipo de fenmeno. OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Entender por qu se da este fenmeno, y de donde nace. Explicar cules son los problemas que causara en un sistema y como eliminarlo. Revisar cules son sus ventajas y analizar si podemos aplicar a algn tipo de sistema.

GOLPE DE ARIETE:

El golpe de ariete o pulso de Zhukowski (llamado as por el ingeniero ruso Nikoli Zhukovski) es, junto a la cavitacin, el principal causante de averas en tuberas e instalaciones hidrulicas.El fenmeno del golpe de ariete, tambin denominado transitorio, consiste en la alternancia de depresiones y sobrepresiones debido al movimiento oscilatorio del agua en el interior de la tubera, es decir, bsicamente es una variacin de presin, y se puede producir tanto en impulsiones como en abastecimientos por gravedad.El valor de la sobrepresin debe tenerse en cuenta a la hora de dimensionar las tuberas, mientras que, en general, el peligro de rotura debido a la depresin no es importante, ms an si los dimetros son pequeos. No obstante, si el valor de la depresin iguala a la tensin de vapor del lquido se producir cavitacin, y al llegar la fase de sobrepresin estas cavidades de vapor se destruirn bruscamente, pudiendo darse el caso, no muy frecuente, de que el valor de la sobrepresin producida rebase a la de clculo, con el consiguiente riesgo de rotura. Los principales elementos protectores en este caso seran las ventosas y los calderines, como estudiaremos posteriormente.COMO SE ORIGINA:Descripcin del fenmeno en abastecimientos por gravedad:

Si el agua se mueve por una tubera con una velocidad determinada y mediante una vlvula se le corta el paso totalmente, el agua ms prxima a la vlvula se detendr bruscamente y ser empujada por la que viene detrs.Como el agua es algo compresible, empezar a comprimirse en las proximidades de la vlvula, y el resto del lquido comprimir al que le precede hasta que se anule su velocidad. Esta compresin se va trasladando hacia el origen conforme el agua va comprimiendo al lmite la que le precede, de manera que al cabo de un cierto tiempo toda el agua de la tubera est en estas condiciones, concluyendo la primera etapa del golpe de ariete.En definitiva, se forma una onda de mxima compresin que se inicia en las proximidades de la vlvula y se traslada al origen. La energa cintica que lleva el agua se transforma en energa de compresin. Cuando el agua se detiene, ha agotado su energa cintica y se inicia la descompresin en el origen de la conduccin trasladndose hacia la vlvula, y por la ley pendular esta descompresin no se detiene en el valor de equilibrio, sino que lo sobrepasa para repetir el ciclo. Esta descompresin supone una depresin, que retrocede hasta la vlvula para volver a transformarse en compresin, repitiendo el ciclo y originando en el conducto unas variaciones ondulatorias de presin que constituyen el golpe de ariete.En definitiva, se producen transformaciones sucesivas de energa cintica en energa de compresin y viceversa, comportndose el agua como un resorte.

Descripcin del fenmeno en impulsiones:

En una impulsin, la parada brusca de motores produce el mismo fenmeno, pero al contrario, es decir, se inicia una depresin aguas arriba de la bomba, que se traslada hacia el final para transformarse en compresin que retrocede a la bomba.En efecto, cuando se produce la parada del grupo de bombeo, el fluido, inicialmente circulando con velocidad v, continuar en movimiento a lo largo de la tubera hasta que la depresin a la salida del grupo ocasionada por la ausencia de lquido (el que avanza no es repuesto, no es empujado), provoque su parada. En estas condiciones, viaja una onda depresiva hacia el depsito, que adems va deteniendo el fluido, de tal manera que al cabo de un cierto tiempo toda la tubera est bajo los efectos de una depresin y con el lquido en reposo. Ha concluido la primera etapa del golpe de ariete.Como la presin en el depsito es siempre superior a la de la tubera, que se encuentra bajo los efectos de la depresin, se inicia un retroceso del fluido hacia la vlvula de retencin con velocidad v. Con el agua a velocidad de rgimen, pero en sentido contrario, nuevamente se tiene la presin de partida en la tubera, de manera que al cabo de un cierto tiempo toda ella estar sometida a la presin inicial y con el fluido circulando a velocidad v.El inicio de la tercera fase es una consecuencia del choque del lquido contra la vlvula de retencin. El resultado es un brusco aumento de presin y una detencin progresiva del fluido, de modo que al cabo de un cierto tiempo todo el lquido de la tubera est en reposo y la conduccin sometida a una sobrepresin de la misma magnitud que la depresin inicial. Esta tercera fase del golpe de ariete en una impulsin es semejante a la primera fase en el caso de abastecimientos por gravedad.En la cuarta fase comienza la descompresin, inicindose de nuevo el movimiento, por lo que al cabo de un tiempo la situacin es idntica a la que tenamos al principio. Comienza un nuevo ciclo.Tanto en abastecimientos por gravedad como en impulsiones, la duracin de cada una de estas fases es , siendo L la longitud de la tubera y a la celeridad.

Los Peligros del Golpe de Ariete

Cuando el vapor es principalmente suministrado a el equipo usuario o a la tubera de distribucin de vapor, un 'bang, bang, bang' metlico y repetitivo; o incluso un 'boom' violento acompaado de vibracin podra ser escuchado. La mayora de los usuarios de vapor probablemente han experimenciado alguna de estas anteriormente.Cuando ocurre el golpe de ariete, la presin podra cambiar momentneamente de manera abrupta por ms de 10MPa 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.

Tan pronto como algo como esto, como una vlvula, se daa, grandes cantidades de condensado caliente o de vapor comienzan a fugarse, lo que podra llevar a un serio accidente. Incluso 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 cmo hacerle frente a este problema.Para evitar este efecto, existen diversos sistemas:

Para evitar los golpes de ariete causados por el cierre de vlvulas, hay que estrangular gradualmente la corriente de fluido, es decir, cortndola con lentitud utilizando para ello, por ejemplo, vlvulas de asiento. Cuanto ms larga es la tubera, tanto ms tiempo deber durar el cierre.Sin embargo, cuando la interrupcin del flujo se debe a causas incontrolables como, por ejemplo, la parada brusca de unabombaelctrica, se utilizan tanques neumticos con cmara deaire comprimido, torres piezomtricas o vlvulas de muelle que puedan absorber la onda de presin, mediante un dispositivo elstico.Otro caso comn de variacin brusca de la velocidad del flujo en la tubera se da en las centrales hidroelctricas, cuando se produce una cada parcial o total de la demanda. En estos casos tratndose de volmenes importantes de fluido que deben ser absorbidos, se utilizan en la mayora de los casos torres piezomtricas, o chimeneas de equilibrio que se conectan con la presin atmosfrica, o vlvulas de seguridad.En la Ingeniera es muy importante determinar la magnitud de esta sobrepresin con el objeto de poder disear las tuberas con suficiente resistencia para soportarla. En las vlvulas operadas a discrecin la sobrepresin no es muy grande porque se procura que Tvsea grande (cierre lento). Pero en las salidas de operacin de equipos (parada de bombas, dao de vlvulas, etc.) la sobrepresin puede ser muy grande, por lo que se procura disminuirla con vlvulas de alivio, cmaras neumticas, chimeneas de equilibrio, etc.Igual como sucede en un resorte largo que es estirado y luego dejado libre, la tubera debido a la elasticidad del material de que est hecha, se contrae hasta un tamao ligeramente menor que el previo a la sobrepresin, producindose una salida de agua mayor que el aumento de volumen causado por la sobrepresin.Golpe de ariete en lneas de descarga:

El caso ms importante de golpe de ariete en una lnea de descarga de bombas accionadas por motores elctricos, se verifica luego de una interrupcin de energa elctrica.En este caso, debido a la inercia de las partes rotativas de los conjuntos elevadores, inmediatamente despus de la falta de corriente, la velocidad de las bombas comienza a disminuir, reducindose rpidamente el caudal. La columna lquida contina subiendo por la tubera de descarga, hasta el momento en que la inercia es vencida por la accin de la gravedad. Durante este periodo se verifica una descompresin en el interior de la tubera.

Medidas generales contra el golpe de ariete. El golpe de ariete es combatido, en la prctica, por varias medidas.

Limitacin de la velocidad en tuberas. Cierre lento de vlvulas o registros. Construccin de piezas que no permitan la obstruccin muy rpida. Empleo de vlvulas o dispositivos mecnicos especiales. Vlvulas de alivio, cuyas descargas impiden valores excesivos de presin. Fabricacin de tubos con espesor aumentado, teniendo en cuenta lasobrepresinadmitida. Construccin de pozos de oscilacin,capaces de absorber los golpes de ariete, permitiendo la oscilacin del agua. Esta solucin es adoptada siempre que las condiciones topogrficas sean favorables y las alturas geomtricas pequeas. Los pozos de oscilacin deben ser localizados tan prximos como sea posible de la casa de mquinas. Instalacin de cmaras de aire comprimido que proporcionen el amortiguamiento de los golpes.El mantenimiento de estos dispositivos requiere ciertos cuidados, para que sea mantenido el aire comprimido en las cmaras.

VENTAJAS DEL GOLPE DE ARIETE

Es ecolgica. No requiere de energa elctrica. Es didctica. Es econmica. DESVENTAJAS DEL GOLPE DE ARIETE

El aprovechamiento del agua no es del 100%. No trabajan a la misma velocidad que una centrifuga. No tienen el mismo rendimiento en cuanto a caudal elevado se refiere. Se tiene que adaptar un suministro de agua a una altura superior de la bomba

CONCLUSIONES

Concluimos que la diferencia entre estas dos es que este tipo de golpe de ariete tambin ocurre durante la operacin estable del equipo. Ahora sabemos que cuando la carga de vapor para el equipo disminuye (debido a factores tales como la reduccin en la cantidad de producto a calentar o un incremento en la temperatura del producto), la presin diferencial entre la entrada y la salida de la trampa desaparece, y el condensado comienza a almacenarse dentro de la carcaza. Ahora sabemos que cuando se suministra vapor a un rea que tiene un alto nivel de condensado, este se condensa instantneamente lo que ocasiona el golpe de ariete.

RECOMENDACIONES

Cuando tengamos el fenmeno del golpe de ariete debemos detener el flujo de vapor, el cual debilitara la fuerza de la inercia y esto debilitara los impactos que ocurren dentro de la tubera. El prevenir la generacin repentina de condensado, el cual limita la cantidad de condensado generado por unidad de tiempo. Al abrir lentamente la vlvula, el condensado no puede fluir rpidamente. Esto podra ayudad a prevenir el primer tipo de golpe de ariete, ocasionado por condensado a alta velocidad chocando contra la tubera, etc.

BIBLIOGRAFIA:

Anabel Hernndez. (agosto de 2004). SlideShare. Obtenido de SlideShare: http://www.slideshare.net/guest8a3c19/tamao-de-la-muestra-4141371Otero, A. (MAYO de 2014). Aceros Otero (Productos). Obtenido de http://www.acerosotero.cl/planchas_acero_carbono_astm_a572_gr50.htmlSilvia Larocca. (s.f.). Temas. Obtenido de Tu tiempo: http://www.tutiempo.net/silvia_larocca/Temas/Met11.htmUniversidad de Valladolid. (junio de 2012). UVA. Obtenido de https://www5.uva.es/guia_docente/uploads/2011/447/42501/1/Documento15.pdf

WEBGRAFIA:

http://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/what-is-waterhammer.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Golpe_de_ariete

http://ingenieriareal.com/golpe-de-ariete/

http://es.slideshare.net/ericksosavega/bomba-de-ariete-16162990#