Saltar la navegación

Cálculo de redes de fluidos.

Caso práctico: el peligro del golpe de ariete

La NASA tiene un centro de investigación en Langley (Virginia). Este centro cuenta con un sistema de vapor a presión que se produce en una pequeña central térmica y, a través de una tubería que discurre por la galería de servicios nº 4, llega a sus laboratorios. Después de múltiples problemas en una parte de la tubería (grietas en el techo, fugas de vapor, rotura de anclajes, vibraciones, cambio de juntas,...) se solicitó un informe independiente a la ingeniería Kirsner para que mediara en el pleito que mantenían estos laboratorios con la empresa instaladora. En este informe se constataron varios fallos de diseño y de instalación.

Se vieron claros fallos mecánicos en los anclajes y en el desalineamiento de la tubería, en relación a la unión de esta y en relación a las almohadillas de soporte en una de las juntas de sujeción al techo. Todo ello en una zona con cambio de pendiente en el túnel. Pero también se vieron otros dos problemas más. El primero ligado con una junta de dilatación mal graduada, que no permitía la libre dilatación a altas temperaturas y el segundo relacionado con las condensaciones de agua que se producían en la parte baja de la tubería y que originaban golpes de ariete (water hammer en inglés).

El problema de la dilatación y el golpe de ariete son más frecuentes de lo que parece en las instalaciones térmicas que conducen fluidos. En esta unidad entenderás perfectamente estos fenómenos, sus causas, sus consecuencias y las medidas para evitarlos. En la imagen puedes ver el plano de este caso real, con la situación de esta tubería.

Galeria de servicios del centro de investigación de la NASA
Kirsner. Galeria de servicios del centro de investigación de la NASA



El golpe de ariete transmite fuertes vibraciones a través de la rigidez de las tuberías y en ciertos puntos, entre los que se encontraban los soportes y desalineamientos del esquema, se originaban esfuerzos mecánicos y fatiga en los materiales. El fenómeno está esquematizado en el siguiente dibujo:

El golpe de ariete o pulso de Zhukowski es, junto a la cavitación, el principal causante de averías en tuberías e instalaciones hidráulicas. El golpe de ariete se origina debido a que el fluido es ligeramente elástico En consecuencia, cuando se cierra bruscamente una válvula o un grifo instalado en el extremo de una tubería de cierta longitud, las partículas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrás y que siguen aún en movimiento. Esto origina una sobrepresión.

En ingeniería y, en especial, en ciencia de los materiales, la fatiga de materiales es un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que por elevadas cargas estáticas.

Golpe de ariete en tubería plástica

Amortiguación del golpe de ariete

Para saber más

Materiales formativos de FP Online propiedad del Ministerio de Educación y Formación Profesional