¿Qué es el golpe de ariete con válvulas de retención?

El golpe de ariete es un problema común en los sistemas de fluidos, especialmente aquellos con válvulas de retención. Este artículo explora las causas, los peligros y las técnicas de prevención del golpe de ariete, centrándose en el papel de las válvulas de retención para mitigar o exacerbar el problema.

¿Qué es el golpe de ariete?

El golpe de ariete, también conocido como choque hidráulico, es un aumento u onda de presión causado por la energía cinética de un fluido en movimiento cuando se ve obligado a detenerse o cambiar de dirección repentinamente. Este fenómeno puede ocurrir en sistemas de fluidos, incluidas tuberías y válvulas, y puede provocar daños importantes si no se controla.

¿Qué causa el golpe de ariete?

• Cambios repentinos en la velocidad del fluido: Ocurre debido al cierre rápido de la válvula o al apagado de la bomba. Cuando una válvula se cierra rápidamente o una bomba se detiene abruptamente, el impulso del fluido se interrumpe repentinamente, lo que provoca que una onda de presión se propague a través del sistema.
• Altas velocidades de fluido y tramos de tubería largos y rectos: A medida que el fluido se mueve a altas velocidades a través de secciones de tubería extendidas e ininterrumpidas, la posibilidad de que se produzcan aumentos repentinos de presión significativos aumenta cuando el flujo se detiene o redirige repentinamente.
• Orientaciones de tuberías verticales con flujo ascendente: En estos casos, el peso del fluido y el cambio repentino de dirección pueden amplificar el aumento de presión, provocando incidentes de golpes de ariete más graves.
• Selección y colocación inadecuadas de válvulas: Las válvulas de tamaño insuficiente, mal aplicadas o ubicadas demasiado cerca de bombas u otras fuentes de perturbación del flujo pueden aumentar la probabilidad y la gravedad de los golpes de ariete.
• Falta de dispositivos de mitigación del golpe de ariete: La ausencia de dispositivos de mitigación del golpe de ariete, como tanques de compensación, cámaras de aire o supresores del golpe de ariete, puede contribuir a la aparición y gravedad del golpe de ariete. Estos dispositivos ayudan a absorber los aumentos repentinos de presión y minimizar los efectos dañinos del choque hidráulico.

Cómo las válvulas de retención pueden empeorar el golpe de ariete

• Las válvulas de retención oscilantes tradicionales pueden empeorar el golpe de ariete: Estas válvulas dependen del flujo inverso y de la gravedad para cerrarse, lo que puede provocar cierres bruscos y aumentos repentinos de presión. El disco de la válvula recorre una distancia significativa antes de sellar, lo que permite que un mayor volumen de fluido invierta la dirección y cree un evento de golpe de ariete más severo.
• Otros diseños de válvulas de retención también son propensos a cerrarse de golpe.: El disco basculante, la puerta doble y las válvulas de retención pueden contribuir al golpe de ariete. Estas válvulas pueden cerrarse abruptamente, provocando interrupciones repentinas del flujo y picos de presión.
• Las válvulas solenoides de acción rápida pueden contribuir al golpe de ariete: Las válvulas que se cierran muy rápidamente pueden provocar cambios repentinos de presión y ondas de choque hidráulico en el sistema.
• Las válvulas de retención de tamaño insuficiente o mal aplicadas exacerban el golpe de ariete: Cuando una válvula de retención es demasiado pequeña para el caudal o no es adecuada para la aplicación específica, puede provocar caídas de presión excesivas, lo que provoca golpes de ariete más graves.

Prevención del golpe de ariete con la selección adecuada de la válvula de retención

• Válvulas de retención silenciosas/sin golpes: Cuentan con mecanismos de cierre asistidos por resorte que cierran la válvula antes de que se produzca la inversión del flujo. Estas válvulas suelen tener discos tipo asiento con distancias de recorrido cortas, lo que minimiza el volumen de fluido que puede invertir la dirección y provocar golpes de ariete. Las válvulas de retención antigolpes son efectivas en cualquier orientación, lo que las convierte en soluciones versátiles para diversas aplicaciones.
• Válvulas de retención de boquillas: Combina los beneficios del diseño antigolpes con una baja caída de presión. Estas válvulas tienen una ruta de flujo aerodinámica y un disco accionado por resorte que se cierra rápida y suavemente, lo que reduce el riesgo de golpe de ariete y al mismo tiempo mantiene un rendimiento eficiente del sistema.
• Dimensionamiento adecuado de la válvula: Esencial para prevenir el golpe de ariete. Las válvulas deben seleccionarse en función de factores como el caudal, el tamaño de la tubería y las propiedades del fluido para garantizar un rendimiento óptimo y minimizar el riesgo de aumentos repentinos de presión.
• Colocación de válvulas: Colocar las válvulas de retención alejadas de bombas y otras fuentes de perturbación del flujo puede ayudar a reducir el riesgo de golpe de ariete. Al dejar una distancia suficiente entre la válvula y las posibles fuentes de cambios repentinos de flujo, se puede minimizar la gravedad de los aumentos repentinos de presión.

Peligros de ignorar el golpe de ariete

• Ruido, vibración, y daños por cavitación: El golpe de ariete puede provocar ruidos y vibraciones importantes en los sistemas de fluidos, lo que puede ser perjudicial e indicativo de problemas subyacentes. Con el tiempo, la tensión repetida de los golpes de ariete puede provocar daños por cavitación y erosión de tuberías, válvulas y otros componentes.
• Tuberías, soportes y equipos rotos: En casos severos, el golpe de ariete puede causar que las tuberías, soportes y equipos se rompan o fallen. Los aumentos repentinos de presión pueden abrumar la integridad estructural del sistema, provocando fugas, roturas y situaciones potencialmente peligrosas.
• Fugas en juntas y accesorios: El golpe de ariete puede causar fugas en las juntas y accesorios, ya que la tensión repetida de los aumentos repentinos de presión debilita las conexiones con el tiempo. Estas fugas pueden provocar pérdida de fluido, reducción de la eficiencia del sistema y posibles riesgos de seguridad.
• Componentes del sistema dañados: Los componentes sensibles del sistema, como manómetros y medidores, pueden resultar dañados por las intensas vibraciones y picos de presión asociados con el golpe de ariete. Este daño puede provocar lecturas inexactas, deterioro del rendimiento y la necesidad de costosas reparaciones o reemplazos.
• Peligros de seguridad y tiempo de inactividad no planificado: El golpe de ariete puede crear riesgos potenciales para la seguridad, ya que la falla repentina de tuberías o componentes puede provocar fugas de fluido, daños al equipo e incluso lesiones al personal cercano. Además, los incidentes de golpes de ariete a menudo resultan en tiempos de inactividad no planificados, ya que se necesitan reparaciones y reemplazos para abordar los daños causados por los aumentos repentinos de presión.

Preguntas frecuentes

¿Pueden las válvulas de retención provocar un golpe de ariete?

Sí, las válvulas de retención pueden causar o contribuir al golpe de ariete si no se seleccionan o instalan correctamente. Las válvulas de retención oscilantes tradicionales y otros diseños que son propensos a cerrarse repentinamente pueden provocar interrupciones abruptas del flujo y aumentos repentinos de presión.

¿Cuál es la mejor válvula de retención para un golpe de ariete?

La mejor válvula de retención para prevenir el golpe de ariete es una válvula de retención silenciosa o que no se golpee con un mecanismo de cierre asistido por resorte. Estas válvulas, como las válvulas de retención de boquilla o de asiento, se cierran rápida y suavemente antes de que se produzca la inversión del flujo, lo que reduce el riesgo de cambios repentinos de presión y ondas de choque hidráulicas.

¿Qué válvula causa el golpe de ariete?

Varias válvulas pueden provocar golpes de ariete si se cierran demasiado rápido o no son adecuadas para la aplicación específica. Las válvulas de retención de oscilación tradicionales, las válvulas de disco basculante, las válvulas de doble puerta, las válvulas de retención y las válvulas de solenoide de acción rápida se encuentran entre los tipos de válvulas que pueden contribuir al golpe de ariete si no se seleccionan o instalan correctamente.

¿Cómo suena el golpe de ariete?

El golpe de ariete a menudo suena como un fuerte golpe, golpeteo o martilleo en tuberías y válvulas. La intensidad del sonido puede variar según la gravedad del aumento de presión y las características específicas del sistema de fluido. En algunos casos, el golpe de ariete también puede provocar vibraciones que se pueden sentir en toda la red de tuberías.

Conclusión

El golpe de ariete es un problema grave en los sistemas de fluidos, particularmente aquellos con válvulas de retención. Al comprender las causas, los peligros y las técnicas de prevención asociados con el golpe de ariete, los ingenieros y diseñadores de sistemas pueden tomar decisiones informadas para mitigar este problema. La selección, el tamaño y la ubicación adecuados de la válvula de retención son fundamentales para minimizar el riesgo de golpe de ariete y garantizar la longevidad y confiabilidad de los sistemas de fluidos.