Alguna vez has escuchado un 'Bang' estruendoso o algo parecido a un golpeteo después de arrancar o apagar un grifo de agua?. Este es el sonido del golpe de ariete en el sistema de tubería de agua. En una fabrica, una bomba iniciando o finalizando su operación, o un venteo de aire cerrando repentinamenente son claros ejemplos de cuando esto podría suceder.

Además de los sistemas de tuberías para transportar agua, el golpe de ariete se puede presentar de igual manera en los sistemas de recuperación de condensado (es decir circulación de agua) y de vapor. Nótese que ya que el vapor esta involucrado, este tipo de golpe de ariete es algunas veces también llamado 'ariete hidráulico'.

Cuando el vapor es principalmente suministrado a el equipo usuario o a la tubería de distribución de vapor, un 'bang, bang, bang' metálico y repetitivo; o incluso un 'boom' violento acompañado de vibración podría ser escuchado. La mayoría de los usuarios de vapor probablemente han erperimenciado alguna de estas anteriormente.

Sabes como es el sonido del golpe de ariete?

Cuando ocurre el golpe de ariete, la presión podría cambiar momentáneamente de manera abrupta por mas de 100 bar dentro de la tubería.

Este impacto puede dañar seriamente la tubería, equipo o cubierta de la maquinaria, resultando en daños no solo para las juntas en las uniones, pero también en las bridas de válvulas o las válvulas mismas.

Ejemplo de tubería dañada por el golpe de ariete

Tan pronto como algo como esto, como una válvula, se daña, grandes cantidades de condensado caliente o de vapor comienzan a fugarse, lo que podría 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 información o investigación dedicada a sus causas y prevención, y muchos usuarios de vapor se encuentran en desventaja en como hacerle frente a este problema.

Lugares en los que Ocurre el Golpe de Ariete, por Tipo

El golpe de ariete generado en líneas de distribución de vapor y de recuperación de condensado usualmente se clasifica en dos categorías principales:

• Ocasionado por condensado a alta velocidad golpeando contra la tubería, etc.
• Ocasionado por la condensación repentina del vapor, lo que produce paredes de condensado que chocan unas con otras.

Golpe de Ariete Ocasionado por Condensado a Alta Velocidad

Perdidas de calor por radiación ocasiona que se forme condensado dentro de la tubería de transporte de vapor. El vapor fluyendo a grandes velocidades dentro de estas tuberías arrastra el condensado y forma olas. De esta turbulencia, se empiezan a formar gradualmente los proyectiles de condensado y son arrastrados conjuntamente con el vapor. Esto es algo similar a las grandes olas formadas por un fuerte viento.

En este caso, el golpe de ariete ocurre cuando estos proyectiles de condensado golpean una válvula o un codo durante su viaje a través de la tubería.

Golpe de Ariete Ocasionado por la Repentina Condensación del Vapor

Cuando el vapor pierde su calor, este se convierte en condensado, el cual posee un volumen especifico 1000 veces menor que el del vapor. Así que cuando el vapor entra en contacto con un condensado mas frío hace que el vapor se condense, su volumen es reducido instantáneamente

Durante el proceso de condensación, el espacio ocupado por el vapor se convierte momentáneamente en vacío y el condensado dentro de la tubería sucumbe hacia este vacío. Esta es la segunda forma del golpe de ariete, el cual sucede cuando estas olas de condensado sucumben al vacío y chocan unas con otras.

En resumen, es peligroso para las tuberías contener una mezcla de vapor y condensado. Es la forma en la que se produce, sin embargo, en tuberías de recuperación de condensado y sistemas similares, el lugar en el cual se hace mas difícil de resolver.

Nótese que este tipo de golpe de ariete no se limita a sistemas de recuperación de condensado, si no que también ocurre en líneas de distribución y en equipo usuario de vapor.

Grandes impactos pueden suceder en ambos tipos de golpe de ariete antes mencionados; sin embargo, estos impactos suceden con mucha mayor frecuencia en el segundo caso.

Anteriormente se creía que la baja temperatura del condensado, mayor seria el golpe de ariete resultante. Sin embargo, experimentos realizados por TLV revelaron un hecho sorprendente. Se descubrió que los impactos mas severos del golpe de ariete ocurren cuándo la temperatura del condensado es ligeramente la temperatura del vapor.

Especialmente, que a una temperatura de vapor de 100°C, se encontró que el condensado entre la temperatura de 80°C y 70°C ocasiono un golpe de ariete a una mayor escala que un condensado de entre 50°C y 60°C.,

De hecho, el impacto ocasionado por el golpe de ariete puede ser calculado matemáticamente, y los resultados de dichas calculaciones muestran una fuerte relación entre la intensidad del golpe de ariete y el volumen de la condensación del vapor (=llamadas ”bolsas de vapor”)

Observando mas de cerca la grafica, se pueden identificar tres zonas con temperatura de condensado:

• En la parte izquierda de la grafica, el vapor entra en contacto con el condensado frío e inmediatamente se condensa. En este caso, la condensación se presenta en una escala de pequeñas burbujas de vapor y no se logran formar las 'bolsas de vapor' de gran tamaño, por lo tanto solo ocurre un pequeño golpe de ariete.
• La sección media es de mayor preocupación. Debido a la diferencia de temperatura relativamente pequeña de 20-30°C entre el condensado y el vapor, el vapor no se condensa por completo al mismo tiempo, si no que gradualmente. Mientras que el proceso lento de condensación ocurre, este alcanzara un punto en el que repentinamente todo el vapor se condense. La tardanza creada entre el momento en el que el vapor entra en contacto con el condensado y el momento en el que se condensa repentinamente es lo que permite la formación de bolsas de vapor de mayor tamaño, y por lo tanto un golpe de ariete de mayor tamaño.
• En la parte derecha de la grafica, el vapor entra en contacto con condensado de la misma temperatura. En este caso, el vapor no se condensa de manera instantánea y no se presenta el golpe de ariete. Esto puede ser confirmado por el hecho de que el golpe de ariete no se presenta exactamente a la salida de la trampa de vapor en donde el condensado y el vapor flash de la misma temperatura están presentes al mismo tiempo.

Sabemos que condensado de entre 70°C y 80°C puede ocasionar un incremento en el tamaño de las 'bolsas de vapor' y con esto generar el golpe de ariete mas severo. Así que; que desata el proceso?, Averígüelo en Golpe de Ariete: Causa y su Locación.