Tener un grifo de agua potable en cada hogar no es un lujo, sino un avance significativo. Sin embargo, esta comodidad puede desaparecer en un instante si se produce un golpe de ariete en la tubería. El golpe de ariete no solo puede provocar la falta de agua, sino también la inundación del apartamento.
En este artículo se analizará en detalle cómo se produce este peligroso fenómeno y cómo evitarlo.
La naturaleza del golpe de ariete en las tuberías
El golpe de ariete es una onda de choque que se propaga a lo largo de la superficie de una tubería de agua y a través de sus conexiones. Cuando la presión aumenta, la onda de choque es positiva; cuando la presión disminuye, es negativa. Ocurre cuando se llena una tubería vacía o se cierra un grifo repentinamente. El efecto destructivo de este fenómeno se debe principalmente a la incompresibilidad del líquido.
Si el agua pudiera comprimirse varias veces, como el gas, por ejemplo, entonces las tuberías no estallarían. un fuerte aumento de la presiónLa presión excesiva se produce cuando el flujo de líquido se detiene repentinamente, pero el golpe de ariete también puede ser causado por otros fenómenos en el sistema de suministro de agua.
Razones
El golpe de ariete suele producirse cuando se cierra repentinamente una válvula de cierre. Cuando el agua fluye por las tuberías y sale por un grifo, la presión en el sistema de fontanería se mantiene constante. Sin embargo, cuando se cierra una válvula de repente, esta presión puede aumentar varias veces, provocando que las paredes de las tuberías se rompan y fallen.
El golpe de ariete también puede ser causado por:
- Encendido o apagado brusco de una bomba potente.
- Presencia de bolsas de aire en el circuito de suministro de agua o de calefacción.
El encendido y apagado intermitente de las bombas puede deberse a un suministro eléctrico inestable en instalaciones que albergan estaciones de bombeo de agua de alta potencia. Las burbujas de aire también contribuyen significativamente a este peligroso fenómeno, por lo que, antes de poner en funcionamiento sistemas de líquidos cerrados, asegúrese de que estén completamente libres de aire.
Consecuencias
Cuando se exponen repetidamente a alta presión, lo que ocurre como resultado del golpe de ariete, incluso los sistemas más fiables pueden perder su estanqueidad. También puede producirse una rotura de la tubería. de un único pero potente amortiguador hidráulico.
Como consecuencia de este impacto, el suministro de agua a los edificios conectados a la tubería queda completamente interrumpido. Lamentablemente, las consecuencias de este fenómeno no se limitan a la falta de agua en el grifo.
Si una tubería se rompe en un edificio de apartamentos, la propiedad de los dueños de los apartamentos, así como la de los vecinos del piso inferior, sufrirán daños después de que la tubería se rompa y el líquido entre en el espacio habitable.
Si se rompe una tubería principal que abastece de agua a todo un distrito de la ciudad, el accidente ya puede considerarse una emergencia.
Como consecuencia de este incidente, los residentes de decenas de edificios de apartamentos se quedarán no solo sin agua potable, sino también sin alcantarillado, ya que todas las cisternas de los inodoros se abastecen de agua fría. Ducharse, incluso con el suministro de agua caliente en buen estado, también será imposible.
Si una tubería de agua caliente se daña a causa de un golpe de ariete, el incidente, además de causar daños materiales, puede provocar quemaduras graves. Una fuga en el sistema de calefacción, donde el refrigerante se encuentra constantemente a una presión considerable y la temperatura del líquido supera los 70 grados Celsius, puede ser especialmente peligrosa.
Las consecuencias del golpe de ariete pueden provocar daños importantes, por lo que es fundamental aprender a prevenir aumentos repentinos de presión en las tuberías.
Métodos de protección
El cumplimiento de las normas de instalación de sistemas de fontanería y calefacción puede minimizar el riesgo de golpe de ariete, pero un diseño adecuado por sí solo no puede eliminarlo por completo. Para evitar esta situación desagradable, se requiere un enfoque integral y el cumplimiento de las normas de seguridad y las instrucciones técnicas.
La probabilidad de sufrir un golpe de ariete puede reducirse significativamente siguiendo las siguientes reglas al instalar y operar tuberías de agua.
- Al poner en marcha el sistema de suministro de agua o de calefacción, los elementos de cierre de los accesorios deben abrirse. muy lentamenteEl cierre del suministro de agua debe realizarse con mucha suavidad. El cierre y la apertura fluidos de las válvulas de cierre son esenciales no solo en instalaciones industriales, sino también al conectar el suministro de agua y los sistemas de calefacción en una vivienda particular. La presión excesiva durante un golpe de ariete puede dañar fácilmente las instalaciones domésticas, por lo que es importante seguir las precauciones de seguridad cuando se suministra agua a una vivienda particular bajo una presión considerable.
- Al instalar dispositivos automáticos para la apertura y el cierre suaves de las válvulas de cierre en un sistema de plomería o calefacción, se puede eliminar por completo el error humano en caso de golpe de ariete. Por supuesto, al usar electrónica, los sistemas de plomería dependen de la electricidad, pero para eliminar por completo la posibilidad de fallas debido a los dispositivos automáticos, es necesario equipar dichos mecanismos con una fuente de alimentación de respaldo. Este respaldo es absolutamente esencial, tanto en una gran empresa como para el funcionamiento normal de los servicios en un hogar particular. También se recomienda equipar las estaciones de bombeo con control automático. Esto también ayuda a prevenir el golpe de ariete causado por una caída repentina de presión provocada por la activación o desactivación de equipos de bombeo potentes.
- Aplicación de acumuladores hidráulicos y dispositivos amortiguadoresTambién ayuda a minimizar los efectos de los aumentos repentinos de presión en la red de suministro de agua. Estos dispositivos suelen consistir en una carcasa metálica con una membrana en su interior. Cuando se produce un golpe de ariete, la membrana se mueve, permitiendo que se absorba el exceso de líquido. Cuando existe riesgo de rotura de la tubería
pasará y la presión disminuirá, la membrana volverá a su posición original debido al aire ubicado en el lado opuesto. - Para reducir la presión en las redes de suministro de agua, se puede utilizar válvula de seguridadque se abre cuando el líquido alcanza un cierto nivel. Estos dispositivos también pueden proteger la tubería de daños, pero este tipo de protección requiere una derivación adicional desde la válvula hasta el sistema de alcantarillado.
- Para proteger una vivienda unifamiliar o un apartamento del golpe de ariete, se puede utilizar un método muy sencillo que compensa el exceso de presión mediante la expansión de las paredes de las tuberías. No es necesario que los sistemas de calefacción o suministro de agua se instalen con estos materiales, pero un tramo de tubería fabricado con caucho resistente al calor puede absorber completamente el golpe de ariete en un sistema pequeño.
- Derivación del termostatoEs una medida eficaz para combatir el golpe de ariete de bajo nivel, por lo que esta "mejora" en la calefacción autónoma solo puede implementarse en sistemas de calefacción privados. Normalmente, un orificio de 0,5 mm de diámetro en la válvula principal es suficiente para permitir que el exceso de fluido fluya libremente hacia el circuito de agua fría cuando se produce alta presión.
- Termostato con protección instalado en el sistema de calefacción.Además, ayuda a prevenir fenómenos peligrosos como el golpe de ariete. Este dispositivo funciona mediante un pequeño mecanismo adicional dentro de la válvula termostática principal que se abre independientemente de la temperatura del fluido. Esta válvula interna permite el paso del fluido cuando la presión del refrigerante se aproxima al valor máximo permitido, evitando así la rotura de las tuberías.
Cómo proteger las instalaciones de su hogar del golpe de ariete.
Una fuga en una tubería de agua en un apartamento puede tener consecuencias muy graves, especialmente si la fuga causa daños a los vecinos cuyo apartamento está ubicado en el piso inferior al del accidente.
La sección del sistema de suministro de agua ubicada en el apartamento puede contener tuberías metálicas antiguas, que se oxidan con el tiempo y pueden destruirse durante el funcionamiento, sin mencionar la fuerza letal del golpe de ariete.
¡IMPORTANTE! Para minimizar el riesgo de fugas, se recomienda instalar válvulas de compuerta, que, debido a su diseño, no pueden cortar el agua de inmediato. Las válvulas de palanca de bola, tan prácticas no solo en la cocina sino también en la ducha, pueden provocar un accidente grave.
Aunque los acumuladores hidráulicos se utilizan con mayor frecuencia en viviendas particulares, donde el agua se suministra mediante una bomba ubicada en un pozo profundo, estos productos también pueden ayudar a proteger el sistema de suministro de agua de un apartamento contra el golpe de ariete.
Además, el líquido acumulado en estos dispositivos puede utilizarse en caso de una interrupción temporal del suministro de agua. El golpe de ariete también puede protegerse mediante el uso de compuertas especiales instaladas en la tubería de suministro de agua fría o caliente.
La instalación no autorizada de cualquier equipo en un sistema de calefacción central está estrictamente prohibida. Para proteger su hogar del golpe de ariete, permita que un técnico especializado de la empresa administradora realice una prueba del sistema de calefacción.
Si se eliminan a tiempo todas las burbujas de aire de los radiadores y las tuberías, no habrá que preocuparse por el golpe de ariete, ya que se tomarán todas las medidas necesarias para prevenir este fenómeno en la sala de calderas y a lo largo del recorrido de suministro de refrigerante al apartamento.
Para reducir el riesgo de fugas en el sistema de suministro de agua caliente, también se recomienda sustituir los grifos por diseños de tipo roscado e instalar tuberías con materiales modernos que puedan soportar la presión excesiva de la forma más eficaz posible.
Unas palabras sobre la teoría del golpe de ariete.
El golpe de ariete hidráulico solo se produce cuando el fluido no puede comprimirse lo suficiente para compensar el aumento repentino de presión. Cuando la presión aumenta en un punto, su fuerza se propaga por toda la tubería y, al encontrar un punto débil, provoca la deformación o la rotura del material.
Este efecto, que se produce en tuberías de alta presión, fue descubierto por primera vez por el científico ruso N. Ye. Zhukovsky a finales del siglo XIX. Zhukovsky también desarrolló una fórmula para calcular el tiempo mínimo necesario para cerrar una válvula y evitar así un aumento peligroso de la presión en un sistema cerrado de suministro de agua.
- Dp=p(u0-u1)
Dónde:
- Dp — aumento de presión en N/m2;
- p es la densidad del líquido, kg/m3.
- u0 y u1 son el valor promedio de la velocidad del líquido en la tubería antes y después de cerrar la válvula.
El científico demostró que la velocidad de propagación de la onda de choque depende principalmente del diámetro y del material de la tubería. Este valor también depende de la compresibilidad del líquido.
Los cálculos solo deben realizarse después de determinar experimentalmente la densidad del agua, que puede variar significativamente según la cantidad de sales disueltas. La velocidad de propagación de un golpe de ariete siempre se calcula mediante la siguiente fórmula:
- c=2L/T.
Dónde:
- c es la velocidad de la onda de choque;
- L — longitud de la tubería;
- T — tiempo.
Sustituyendo los valores en esta fórmula, se puede determinar con precisión la velocidad de propagación del golpe de ariete. El golpe de ariete es una onda que oscila a una frecuencia específica.
Calcular el número de oscilaciones por unidad de tiempo también es sencillo, si fuera necesario. Simplemente utilice la siguiente fórmula:
- M = 2L/a
Dónde:
- M es la duración del ciclo de oscilación;
- L — longitud de la tubería;
- a es la velocidad de la onda (m/s).
Para simplificar los cálculos, a continuación se muestran los valores de velocidad de la onda de choque para el golpe de ariete en tuberías fabricadas con los siguientes materiales:
- Acero - 900 - 1300 m/s;
- Hierro fundido - 1000 - 1200 m/s;
- Plástico - 300 - 500 m/s.
Sustituyendo estos valores en la fórmula, se puede calcular con precisión la frecuencia de las oscilaciones del golpe de ariete en un tramo de una tubería de agua de cierta longitud.
Esta es la teoría del golpe de ariete en su descripción matemática más básica. Al diseñar sistemas de ingeniería modernos, se utilizan potentes ordenadores para realizar estos cálculos, por lo que no es necesario recurrir a cálculos manuales de la velocidad y la fuerza del golpe de ariete.
Conclusión
El golpe de ariete en las tuberías de agua puede provocar accidentes graves en el sector de la vivienda y los servicios públicos. Estos incidentes son especialmente graves en invierno. La rotura de una tubería de calefacción puede causar hipotermia y enfermedades, sobre todo cuando los niños pequeños y las personas mayores se quedan sin calefacción.
