El golpe de ariete en las tuberías es un golpe de ariete instantáneo. La diferencia está asociada con un cambio brusco en la velocidad del flujo de agua. A continuación, aprenderemos más sobre cómo se produce el choque hidráulico en las tuberías.
Delirio principal
El resultado del llenado de líquido del espacio sobre el pistón en el motor de la configuración correspondiente (pistón) se considera erróneamente como un choque hidráulico. Como resultado, el pistón no llega al punto muerto y comienza a comprimir el agua. Esto, a su vez, conduce a la falla del motor. En particular, a rotura de biela o biela, rotura de espárragos en culata, rotura de juntas.
Clasificación
Según la dirección del golpe de ariete, el golpe de ariete puede ser:
- Positivo. En este caso, el aumento de presión se debe a un arranque brusco de la bomba o al bloqueo de la tubería.
- Negativo. En este caso, estamos hablando de una caída de presión como resultado de abrir la compuerta o apagar la bomba.
Según el tiempopropagación de la onda y el período de cierre de la válvula (u otras válvulas de cierre), durante el cual se formó un golpe de ariete en las tuberías, se divide en:
- Recto (completo).
- Indirecto (incompleto).
En el primer caso, el frente de la ola formada se mueve en dirección opuesta a la dirección original del flujo de agua. El movimiento adicional dependerá de los elementos de la tubería, que se encuentran antes de la válvula cerrada. Es probable que el frente de onda pase repetidamente hacia adelante y hacia atrás. Con un golpe de ariete incompleto, el flujo no solo puede comenzar a moverse en la otra dirección, sino que también puede atravesar parcialmente la válvula si no está completamente cerrada.
Consecuencias
El más peligroso se considera un golpe de ariete positivo en el sistema de calefacción o suministro de agua. Si el aumento de presión es demasiado alto, la línea puede dañarse. En particular, aparecen grietas longitudinales en las tuberías, lo que posteriormente conduce a una división, una violación de la estanqueidad en las válvulas. Debido a estas fallas, los equipos de plomería comienzan a fallar: intercambiadores de calor, bombas. En este sentido, se debe prevenir o reducir el choque hidráulico. La presión del agua llega a ser máxima en el proceso de desaceleración del flujo cuando toda la energía cinética se transfiere al trabajo de estirar las paredes de la tubería principal y comprimir la columna de líquido.
Investigación
Experimental y teóricamente estudió el fenómeno en 1899 Nikolai Zhukovsky. El investigador ha identificadoCausas del choque hidráulico. El fenómeno se debe al hecho de que en el proceso de cierre de la línea por donde fluye el fluido, o cuando se cierra rápidamente (cuando un canal sin salida se conecta a una fuente de energía hidráulica), un cambio brusco en la presión y se forma la velocidad del agua. No está en todo el proceso al mismo tiempo. Si en este caso se realizan ciertas mediciones, se puede revelar que el cambio de velocidad se produce en dirección y magnitud, y presión, tanto en la dirección de disminución como de aumento en relación con la inicial. Todo esto significa que en la línea tiene lugar un proceso oscilatorio. Se caracteriza por una disminución y un aumento periódicos de la presión. Todo este proceso se caracteriza por la transitoriedad y es provocado por deformaciones elásticas del propio líquido y de las paredes de la tubería. Zhukovsky demostró que la velocidad a la que se propaga una onda es directamente proporcional a la compresibilidad del agua. La cantidad de deformación de las paredes de la tubería también es importante. Está determinado por el módulo de elasticidad del material. La velocidad de las olas también depende del diámetro de la tubería. Un golpe de presión repentino no puede ocurrir en una línea llena de gas, ya que se comprime con bastante facilidad.
Progreso del proceso
En un sistema de suministro de agua autónomo, como una casa de campo, se puede usar una bomba de pozo para crear presión en la línea. El golpe de ariete se produce cuando el consumo de líquido se detiene repentinamente, cuando se cierra un grifo. Una corriente de agua que se mueve a lo largocarretera, incapaz de detenerse instantáneamente. La columna de líquido por inercia choca contra el "callejón sin salida" de la tubería, que se formó cuando se cerró el grifo. En este caso, el relé no se salva del golpe de ariete. Solo reacciona al golpe de ariete, apagando la bomba después de que la válvula está cerrada y la presión supera el valor máximo. El cierre, como detener el flujo de agua, no es inmediato.
Ejemplos
Se puede considerar una tubería con una presión constante y un movimiento de fluido de naturaleza constante, en la que una válvula se cerró abruptamente o una válvula de compuerta se cerró repentinamente. En un sistema de suministro de agua de fondo de pozo, el golpe de ariete generalmente ocurre cuando la válvula de retención está más alta que el nivel de agua estático (9 metros o más) o tiene fugas mientras la siguiente válvula superior mantiene la presión. En ambos casos, se produce una descarga parcial. La próxima vez que arranque la bomba, el agua a alta velocidad llenará el vacío. El líquido choca contra la válvula de retención cerrada y el flujo por encima de ella, provocando un aumento de presión. El resultado es un golpe de ariete. Contribuye no solo a la formación de grietas y la destrucción de juntas. Cuando se produce un golpe de ariete, se daña la bomba o el motor eléctrico (y en ocasiones ambos elementos a la vez). Este fenómeno puede ocurrir en los sistemas de accionamiento hidráulico de desplazamiento positivo cuando se utiliza una válvula de carrete. Cuando uno de los canales de descarga está bloqueado por un carretesurgen procesos líquidos descritos anteriormente.
Protección contra golpes de ariete
La fuerza del oleaje dependerá del caudal antes y después del bloqueo de la carretera. Cuanto más intenso es el movimiento, más fuerte es el impacto cuando se detiene repentinamente. La velocidad del flujo en sí dependerá del diámetro de la línea. Cuanto mayor sea la sección transversal, más débil será el movimiento del fluido. De esto se puede concluir que el uso de grandes tuberías reduce la probabilidad de golpe de ariete o la debilita. Otra forma es aumentar la duración de cerrar el suministro de agua o encender la bomba. Se utilizan elementos de cierre tipo válvula para cerrar gradualmente la tubería. Especialmente para bombas, se utilizan kits de arranque suave. Permiten no solo evitar los golpes de ariete durante el encendido, sino también aumentar significativamente la vida útil de la bomba.
Compensadores
La tercera opción de protección implica el uso de un dispositivo amortiguador. Es un tanque de expansión de membrana, que es capaz de "extinguir" los picos de presión resultantes. Los compensadores de golpe de ariete funcionan según un determinado principio. Se encuentra en el hecho de que en el proceso de aumento de la presión, el pistón se mueve con líquido y el elemento elástico (resorte o aire) se comprime. Como resultado, el proceso de choque se transforma en uno oscilatorio. Debido a la disipación de energía, este último decae con bastante rapidez sin un aumento significativo de la presión. El compensador se utiliza en la línea de llenado. esta siendo cobradoaire comprimido a una presión de 0,8-1,0 MPa. El cálculo se realiza de forma aproximada, de acuerdo con las condiciones de absorción de la energía de la columna motriz de agua desde el tanque de llenado o acumulador al compensador.
