Las tuberías de calefacción y suministro de agua suelen emitir sonidos extraños, pero no siempre se les presta atención. Clics, golpes, chasquidos: todos estos son signos de golpe de ariete. ¿Y qué es el golpe de ariete en un sistema de suministro de agua, las causas y consecuencias del fenómeno? Vale la pena hablar de esto con más detalle. Y también aprenda cómo prevenir problemas.
El golpe de ariete es un potente aumento a corto plazo de la presión del líquido que circula por las tuberías. La presión aumenta debido a cambios en la velocidad del flujo.
El signo del cambio de presión afecta el tipo de golpe de ariete:
- positivo: en el que la presión aumenta debido al cierre repentino de la válvula o la activación de la unidad de bomba;
- Negativo: en el que la presión aumenta debido a la parada de la bomba.
Según las leyes de la física, incluso cuando el grifo se cierra repentinamente, el agua continúa moviéndose. Sólo se detiene el flujo más cercano a la válvula; las capas restantes continúan fluyendo. La colisión de las capas detenidas y en movimiento provoca un aumento de presión. Si imaginamos que la entrada a una multitud en movimiento se ha cerrado abruptamente, entonces las primeras filas ya se han detenido; las siguientes chocan con ellas y continúan caminando, el resultado es una aglomeración. El agua también actúa provocando golpes de ariete.
La presión aumenta instantáneamente, el nivel aumenta en varias decenas de atmósferas. Las consecuencias no se pueden evitar.
Teoría del golpe de ariete
La aparición del fenómeno sólo es posible debido a la falta de compensación por las caídas de presión. Una oleada en un lugar hace que una fuerza se extienda por toda la longitud de la tubería. Si hay un punto débil en el sistema, el material puede deformarse o fallar por completo, creando un agujero en el sistema.
El efecto fue descubierto por primera vez a finales del siglo XIX por el científico ruso N.E. Zhukovski. También dedujo una fórmula mediante la cual calcular el período de tiempo necesario para cerrar el grifo para evitar consecuencias desagradables. La fórmula se ve así: Dp = p(u0-u1), donde:
- Dp – aumento de presión en N/m2;
- p – densidad del líquido en kg/m3;
- u0, u1 son la velocidad promedio del agua en la tubería antes y después de cerrar los grifos.
Para saber cómo comprobar el golpe de ariete en un sistema de suministro de agua, es necesario conocer el diámetro y el material de la tubería, así como el grado de compresibilidad del agua. Todos los cálculos se realizan después de establecer el parámetro de densidad del agua. Se diferencia en la cantidad de sales disueltas. La velocidad de propagación del golpe de ariete se determina mediante la fórmula c = 2L/T, donde:
- c – designación de la velocidad de la onda de choque;
- L – longitud de la tubería;
- T – tiempo.
La simplicidad de la fórmula permite determinar rápidamente la velocidad de propagación del impacto, que, en esencia, es una onda con oscilaciones de una frecuencia determinada. Ahora hablemos de cómo descubrir las fluctuaciones por unidad de tiempo.
Para esto es útil la fórmula M = 2L/a, donde:
- M – duración del ciclo de oscilación;
- L – longitud de la tubería;
- a – velocidad de onda en m/s.
Para simplificar todos los cálculos, el conocimiento de la velocidad de la onda de choque al impactar en tuberías fabricadas con los materiales más populares permitirá:
- acero = 900-1300 m/s;
- hierro fundido = 1000-1200 m/s;
- plástico = 300-500 m/s.
Ahora debe sustituir los valores en la fórmula y calcular la frecuencia de vibración del golpe de ariete en una sección de una tubería de suministro de agua de una longitud determinada. La teoría del golpe de ariete ayudará a demostrar rápidamente la aparición del fenómeno y a prevenir posibles riesgos al planificar la construcción de una casa o la sustitución de un sistema de plomería o calefacción.
Causas del golpe de ariete
La razón más importante es el cierre repentino de las válvulas de cierre. Si el agua fluye en un chorro fino, el riesgo es mínimo, pero cuando se abre/cierra el grifo bruscamente, el peligro aumenta al máximo.
¿Por qué más se produce el golpe de ariete en el sistema de suministro de agua?
- Cuando bombas potentes se encienden abruptamente. Se produce cuando el suministro eléctrico de instalaciones equipadas con potentes estaciones de bombeo es inestable.
- Si hay bolsas de aire en el suministro de agua o en el sistema de calefacción. Por lo tanto, antes de poner en funcionamiento sistemas cerrados con un portador líquido, primero se debe eliminar el aire.
Hoy en día, el golpe de ariete se considera el factor más común de falla de los sistemas de suministro de agua. Esto se debe a la llegada de nuevas válvulas de cierre que no requieren largos giros de la válvula (taucet) para abrir/cerrar el agua.
¡Vale la pena saberlo! Es especialmente peligroso cerrar potentes chorros de agua; incluso con un sistema de suministro de agua que funcione, tarde o temprano esto provocará un golpe de ariete.
Posibles consecuencias del golpe de ariete y sus peligros
Puede reconocer los signos del fenómeno por sonidos extraños en el sistema: clics, golpes, colapsos. Las señales visuales también ayudarán: grifos con fugas, mezcladores, accesorios engarzados con juntas de goma.
Cuando el sistema de suministro de agua está expuesto a frecuentes golpes de agua, incluso de fuerza débil, las juntas y los sellos se exprimen primero. La violación de la estanqueidad del sistema puede provocar la aparición de áreas de deformación y rotura de las tuberías.
Como resultado del aumento de presión, se interrumpe el suministro de agua. Pero este no es el único problema. Si un golpe de ariete provoca la rotura completa de una tubería, por ejemplo, en un edificio de apartamentos, todo el edificio se queda sin agua. El flujo de líquido estropea las propiedades de los propietarios de los apartamentos y los vecinos de los pisos inferiores se inundan. Como resultado, se llevaron a cabo trabajos de reparación y restauración de varias propiedades residenciales.
El golpe de ariete en un sistema de suministro de agua caliente amenaza, además de daños permanentes a la propiedad, con quemaduras. El peligro surge cuando el sistema de calefacción se despresuriza, donde el medio mantiene una temperatura de +70 ° C y está constantemente bajo presión. Una rotura de una batería o tubería durante la temporada de calefacción de invierno dañará el sistema. Las heladas completarán el trabajo destructivo: será necesario reemplazar la tubería.
Métodos para combatir y prevenir el golpe de ariete en el sistema.
Los aumentos repentinos de presión en los sistemas causan hasta el 60% de todos los accidentes de tuberías. Los oleoductos viejos y largos corren especial riesgo. Los sistemas desgastados tienen muchos puntos débiles donde un mínimo aumento de presión del agua provocará una ruptura. Y un hecho más: cuanto más larga y recta sea la tubería, más fuerte será el golpe de ariete. Esto se debe al hecho de que las tuberías más largas contienen más agua, lo que significa que la masa del soporte es grande y puede provocar una fuerte caída de presión.
¡Consejo! Si una casa privada está equipada con válvulas de bola, la tentación de abrirlas y cerrarlas rápidamente es grande. Una vuelta y el grifo se cierra. Esto está estrictamente prohibido. El resultado de una parada repentina del líquido pronto se manifestará en la expulsión de las juntas de goma y luego en la rotura del sistema.
¿Existe protección contra el golpe de ariete en el sistema de suministro de agua de un apartamento o edificio privado? Sí. Lo primero y más importante es no probar la resistencia del sistema con interruptores de presión repentinos. Veamos algunas opciones más sobre cómo evitar el golpe de ariete en el sistema de suministro de agua.
Cierre suave del grifo.
La forma más sencilla de evitar problemas. La válvula debe cerrarse suavemente, sin sacudidas. Si la válvula de cierre está apretada, está permitido mover la manija con pequeños tirones. La acción se aplica tanto a la grifería doméstica como a la industrial.
Todavía habrá un golpe de ariete al cerrar, pero uno poderoso se divide en varios de baja potencia. El impacto de energía en la tubería durante un solo movimiento brusco se divide en varios pequeños, mientras que las caídas de presión tienen tiempo para compensarse, reduciendo así el riesgo de falla del sistema.
Dispositivos amortiguadores
Los amortiguadores se utilizan para proteger tuberías con termostatos. Son partes elásticas de la tubería que reemplazan a la parte rígida antes del punto de montaje de la válvula termostática. Material del dispositivo amortiguador: caucho con propiedades de alta resistencia al calor o plástico reforzado. La capacidad de estirarse y absorber la fuerza del aumento de presión ayuda a evitar el golpe de ariete.
El principio es simple: a medida que aumenta la presión, la parte blanda de la tubería se expande en diámetro, actuando como un amortiguador, reduciendo así la presión delante de la válvula cerrada. Para evitar el golpe de ariete, es suficiente una sección de tubería de 20-30 cm, si el sistema es muy largo, el elemento elástico amortiguador se puede aumentar a 40 cm.
Revascularización quirúrgica
Será necesaria la modificación manual de las válvulas térmicas. Será útil conocer las características de diseño, de lo contrario el elemento puede dañarse.La derivación es un tubo delgado con un diámetro de 0,2 a 0,4 mm que se inserta en la válvula en la dirección del movimiento del líquido. La derivación no afecta la funcionalidad del sistema durante el funcionamiento, pero durante los aumentos repentinos de presión lo libera a la tubería detrás de la válvula.
¡Consejo! Las maniobras ayudarán si el problema es cómo eliminar el golpe de ariete en el sistema de suministro de agua de nuevas tuberías. Las tuberías deterioradas con corrosión no se desvían, el óxido obstruye rápidamente el agujero. En este caso, en lugar de instalar un tubo, basta con perforar un orificio del diámetro requerido.
Termostatos de seguridad
Se trata de dispositivos especiales que, además, están equipados con protección contra golpes de ariete. La protección parece un resorte montado en el punto de conexión entre la válvula y el cabezal térmico. La propiedad de protección se describe en la documentación técnica.
El principio de funcionamiento es simple: cuando aumenta la presión, el resorte se estira, lo que impide que la válvula se cierre herméticamente. El exceso de presión también se libera en la sección de tubería detrás de la válvula. Cuando la presión se normaliza, la válvula se cierra.
¡Consejo! La instalación de termostatos protegidos contra golpes de ariete debe realizarse en la dirección que indica la flecha en la carcasa.
Válvulas de seguridad
Una simple válvula de seguridad contra golpes de ariete funciona como sistema de alivio de presión. Se instala una válvula de seguridad en las áreas más susceptibles al golpe de ariete. Los dispositivos pueden funcionar de forma independiente o recibir comandos del controlador.
En este último caso, el controlador debe controlar todo el funcionamiento del sistema y tener datos sobre la presión a lo largo de toda la tubería. Cuando aumenta el nivel de presión en el área de instalación de la válvula, el dispositivo se abre y descarga el exceso de agua al exterior. Tan pronto como la presión disminuye, la válvula se cierra y vuelve a su posición original.
Compensadores
Un compensador de golpe de ariete se utiliza en sistemas internos de suministro de agua y calefacción. El dispositivo parece un depósito dividido en dos partes por una membrana de goma. La parte inferior está conectada al suministro de agua, por lo que siempre hay agua allí. En la parte superior hay aire a presión. Si el compensador es un elemento del sistema de calefacción, se instala en áreas con alto riesgo de golpe de ariete.
Principio de funcionamiento: a medida que aumenta la presión, el líquido portador presiona la membrana de la batería, el aire se comprime y la membrana se mueve. Aumentar el volumen del depósito ayuda a compensar el exceso de presión. Tan pronto como se elimina el impacto, la membrana vuelve a su posición original.
Dispositivos de control automático
Las unidades se utilizan en sistemas equipados con bombas. Cuanto más potente sea la bomba, más fuerte será el golpe de ariete. El nivel de aumento de presión está determinado por la velocidad del motor; cuando se aplica voltaje, el accionamiento eléctrico se pone en marcha instantáneamente. La única forma de evitar el golpe de ariete es hacer que el aumento de velocidad sea suave. El uso de dispositivos de control automático permite influir en los convertidores de frecuencia y en los dispositivos de arranque suave.
Cambiar la frecuencia, así como arrancar gradualmente el motor, minimiza el riesgo de golpe de ariete. Los convertidores de frecuencia también regulan el rendimiento de la bomba para mantener el funcionamiento óptimo del equipo.
Sabiendo qué es el golpe de ariete, las consecuencias del fenómeno y cómo eliminar el problema, sería útil modernizar la tubería o al menos evitar cerrar bruscamente válvulas y grifos. Los dispositivos son económicos, duran mucho tiempo y prolongarán la vida útil de todo el sistema de plomería y calefacción.
Según las estadísticas, alrededor del 60% de todas las destrucciones (roturas) de tuberías se deben al golpe de ariete, que es un aumento de presión breve, brusco y significativo en una tubería como resultado de un cambio repentino en la velocidad del flujo de fluido. Los signos habituales que acompañan a este grave problema son clics, golpes y otros ruidos que se producen en las comunicaciones que nos suministran agua y calor. Muchas personas ni siquiera les prestan atención, pero los golpes de ariete en el sistema de suministro de agua provocan daños en el equipo, grietas y roturas de tuberías. El estricto cumplimiento de las reglas para la operación de tuberías y la modernización de las redes de servicios públicos ayudarán a prevenir una emergencia.
Naturaleza del golpe de ariete, posibles causas.
Los propietarios de casas privadas con comunicaciones de ingeniería deficientes a menudo escuchan un sonido característico de clics y golpes, que indica que se ha producido un aumento brusco de presión a corto plazo en un sistema cerrado como resultado de un cese repentino del movimiento del fluido a lo largo del circuito o un Reanudación repentina de su circulación.
Cuando un flujo de fluido que se mueve a cierta velocidad choca con un obstáculo (válvulas de aire o de cierre), su velocidad no cambia inmediatamente, pero el volumen aumenta rápidamente, la presión aumenta y en ocasiones alcanza las 10 atmósferas o más. Si el "excedente" no tiene adónde ir, existe el riesgo de que se rompa la tubería.
Posibles causas del golpe de ariete:
- arranque, parada y avería de la bomba o su parada de emergencia;
- aire en el sistema;
- una parada brusca del flujo de líquido en el circuito, provocada por la rápida apertura y cierre de las válvulas de cierre: grifos, válvulas, etc.
La última razón es la más típica, ya que los grifos de válvula, con su suave funcionamiento, sustituyeron a sus homólogos de bola más modernos y "afilados".
Si no se elimina el aire del sistema, cuando se abre la válvula de bola, se produce una colisión de la masa de aire y un líquido prácticamente incompresible, como resultado el valor de la presión puede aumentar a varias decenas de atmósferas. Una “prueba de resistencia” periódica de este tipo tiene un impacto muy negativo en el estado del sistema en su conjunto y de las tuberías en particular; el resultado no es difícil de predecir.
La congestión del sistema de calefacción es un problema común. Aprenderá cómo purgar el aire de las baterías en nuestro artículo:
Consecuencias desagradables y métodos de protección contra el golpe de ariete.
Una barrera que aparece repentinamente en el camino del flujo de líquido crea una presión que, en teoría, puede aumentar indefinidamente. En este caso, los elementos rígidos del sistema experimentan cargas severas y colapsan gradual o abruptamente.
Las consecuencias del golpe de ariete pueden ser desastrosas, especialmente en tuberías antiguas
Los accidentes causados por golpes de ariete en el sistema de calefacción van acompañados de una serie de problemas característicos:
- destrucción de tuberías y equipos de redes de calefacción;
- rotura de dispositivos de calefacción;
- lesiones por quemaduras;
- interrupción prolongada del suministro de calor y agua;
- inundación de la vivienda y daños a la propiedad.
Las tuberías largas, por ejemplo, los pisos con calefacción, son las más vulnerables al golpe de ariete. Para proteger el sistema "subterráneo", está equipado con una válvula termostática, cuya instalación debe confiarse a buenos especialistas, de lo contrario aparecerá otro factor de riesgo en el sistema.
La protección adecuada de los sistemas de calefacción o suministro de agua contra el golpe de ariete tiene como objetivo reducir su intensidad y neutralizar los efectos del exceso de presión.
Sin movimientos bruscos
La forma más sencilla de protegerse del golpe de ariete es abrir y cerrar suavemente las válvulas de cierre. Este matiz está claramente indicado en las normas para el funcionamiento de instalaciones centralizadas de suministro de agua y redes de calefacción. La norma puede extenderse a las redes autónomas sin reservas.
La conclusión es que el encendido y apagado suave prolonga el proceso de aumento de presión con el tiempo. La energía de un golpe de ariete no actúa con toda su fuerza a la vez, sino que se distribuye en varios periodos de tiempo. Al mismo tiempo, aunque la fuerza total del impacto sigue siendo la misma, la potencia disminuye.
Opción de utilizar la automatización.
El arranque y parada suaves del sistema de ingeniería se puede confiar completamente a la automatización. Las bombas con control automático de velocidad del motor eléctrico aumentan suavemente la presión en las tuberías después del arranque y también funcionan sistemáticamente en orden inverso. El equipo de software no solo monitorea los cambios de presión, sino que también ajusta automáticamente la presión.
El mejor efecto se obtiene con una modernización integral del sistema, que ayudará a evitar golpes de ariete en las tuberías. Incluye una serie de actividades diferentes.
Compensadores de golpes de ariete, amortiguadores, acumuladores hidráulicos.
Un elemento importante en los sistemas de calefacción y suministro de agua es un compensador de golpe de ariete (también conocido como amortiguador, también conocido como amortiguador), un dispositivo que realiza tres tareas importantes a la vez: acumula (acumula) líquido; acepta el exceso de líquido del sistema, ayudando así a reducir la presión en el mismo; En consecuencia, ayuda a amortiguar el golpe de ariete si se produce.
El compensador de golpe de ariete (amortiguador) se instala en los lugares más "peligrosos"
El compensador es un tanque de acero sellado con una membrana elástica y una válvula de aire incorporada. El volumen puede ser completamente insignificante o bastante grande.
¡Interesante! En Europa, si no se instala un compensador hidráulico en la red, no se emite garantía para los electrodomésticos, por ejemplo, una lavadora, una caldera o un lavavajillas.
Para proteger la estación de bombeo en caso de una parada repentina de la bomba, por ejemplo, se utiliza una válvula especial de protección contra golpes de ariete de tipo diafragma con un sello rígido. Funciona mediante presión de fluido y tiene una función de liberación rápida de presión muy útil. Instálelo después de la válvula de retención, en la salida de la tubería, al lado de la bomba.
La válvula es un dispositivo de seguridad confiable en sistemas bajo presión.
Instalación de un dispositivo amortiguador.
Instalar un dispositivo amortiguador (tubo de plástico o caucho resistente al calor) en la dirección de circulación del fluido, delante del termostato, es un método eficaz de protección. El material elástico absorbe espontáneamente la energía del golpe de ariete. Una longitud suficiente es de 20 a 30 cm, para una tubería muy larga, el amortiguador se puede aumentar en 10 cm.
Cirugía de bypass en casa.
Cualquiera que esté familiarizado con el diseño de termostatos puede instalar una derivación con un espacio libre de 0,4 mm en la válvula termostática o simplemente hacer un orificio del mismo diámetro. En condiciones normales de funcionamiento, esta innovación no afectará al sistema de ninguna manera, pero durante las sobrecargas reducirá suavemente la presión.
¡Importante! La derivación como método de protección contra el golpe de ariete es aplicable únicamente a redes autónomas con tuberías nuevas. Los lodos y el óxido de las líneas centrales lo hacen completamente ineficaz.
Termostato con súper protección.
En ocasiones se utiliza un termostato con protección especial contra golpes de ariete. Dichos dispositivos tienen un mecanismo de resorte instalado entre la válvula y el cabezal térmico. Si hay exceso de presión, el resorte se activa y no permite que la válvula se cierre por completo; en cuanto disminuye la potencia del golpe de ariete, la válvula se cierra suavemente. Instale dicho termostato estrictamente en la dirección de la flecha del cuerpo.
El golpe de ariete en los sistemas de suministro de agua y calor es un fenómeno bastante común y peligroso, pero hay muchas formas de neutralizar las consecuencias desagradables de este fenómeno y prolongar la vida útil de los electrodomésticos y las tuberías.
La causa del golpe de ariete en el sistema de suministro de agua es la propiedad del agua: su incompresibilidad. El flujo de agua del grifo de la cocina se puede cerrar con un rápido giro de la manija. Al resistir un obstáculo, el agua crea una fuerza inversa elástica. En este caso, el agua no tiene adónde ir, ya que la tubería está sellada. Su energía choca con el flujo inercial del agua. En tal colisión, el golpe de ariete en un sistema de suministro de agua está determinado por el hecho de que la energía del flujo de agua no puede ser absorbida por su compresión. En tuberías pequeñas estos procesos son insignificantes.
Este fenómeno se manifiesta notablemente con velocidades significativas del agua en las tuberías, una tubería fuerte de gran diámetro y un cierre brusco del paso en una determinada sección de la tubería. El golpe de ariete en los sistemas se puede reducir utilizando materiales elásticos para las tuberías o instalando compensadores especiales. Estos impactos pueden suavizar las bolsas de aire atrapadas en el sistema. Pero en cualquier caso, la fuerza del empujón permanecerá sin cambios, excepto que su efecto disminuirá.
Esto es suficiente para evitar daños al sistema de tuberías. Sólo el principio de suavizar un fuerte impacto de agua es la base de muchas estructuras y equipos de protección.
La principal forma de prevenir el golpe de ariete es reducir la velocidad de cierre del flujo de agua, así como formas de reducir la presión en el sistema de suministro de agua. Para tales fines, se utilizan válvulas con vástago alargado. Esto le permite ralentizar el proceso de corte de presión del agua. Pero un equipo similar requiere un aumento en el diámetro del orificio del sistema de tuberías.
El golpe de ariete se puede evitar modernizando y modificando el circuito de presión. Una de las soluciones fue conectar un elemento de un material elástico (metal-plástico o plástico) a un sistema de tuberías rígido. Para crear el resultado deseado, se necesitan unos 400 mm de este material. Además, en una sección recta de la tubería se instala un compensador especial en forma de "U", que también reduce el flujo de agua a alta velocidad. En un sistema de agua caliente, un toallero calefactable puede desempeñar un papel similar.
El método de protección más progresivo es una válvula de retención en el sistema de suministro de agua, que permite el paso de un cierto volumen de agua durante un aumento fuerte y repentino de presión. Gracias a esto, se reduce la carga sobre el equipo y el material del sistema de tuberías. El factor importante es ajustar la función de esta válvula cuando comienza a funcionar. Con una característica de apertura muy grande, el golpe de ariete es muy difícil de prevenir.
Características de los dispositivos de protección.
En los sistemas locales modernos de suministro de agua para casas de campo, la protección contra el golpe de ariete se aplica a acumuladores hidráulicos de varios tipos y dispositivos. Normalmente, estos contenedores ya están incluidos en el kit de la estación de bombeo. El acumulador hidráulico en sí suele tener la forma de un tanque con un volumen de más de 30 litros. En el interior, está dividido por una membrana de goma duradera en dos partes: agua y aire.
Periódicamente se bombea agua a alta presión a la primera mitad. Se bombea aire a la otra mitad a una presión determinada. En este caso, los golpes hidráulicos en el sistema de suministro de agua también se descargan en este tanque. Una vez que la presión del agua vuelve a la normalidad, la partición elástica exprime el agua que la deforma y la devuelve a las tuberías.
En la práctica, queda claro que el uso de solo un acumulador hidráulico es una protección bastante efectiva contra el golpe de ariete en un sistema de suministro de agua a presión.
Vídeo: Ejemplo de golpe de ariete
Si escucha con frecuencia clics y golpes en las tuberías de agua, lo más probable es que se deba a un golpe de ariete en el sistema de suministro de agua al cerrar los grifos. El fenómeno es muy común y, a menudo, conduce a un fallo parcial o total del sistema.
Quedarse sin agua durante algún tiempo no es el mayor problema. Es peor si se produce un avance en ausencia de los propietarios, provocando una inundación en el suyo y en los apartamentos de abajo. Por lo tanto, todo propietario debe saber por qué se produce el golpe de ariete, qué es y cómo prevenirlo.
La naturaleza del golpe de ariete
Primero, averigüemos qué es el golpe de ariete. Es simple: se trata de un salto brusco en la presión del agua en las tuberías en una dirección u otra.
- Cuando la presión aumenta bruscamente al abrir la bomba o cerrar el grifo, primero se produce un choque hidráulico positivo, ya que el agua, por inercia, sigue fluyendo a la misma velocidad, pero encuentra un obstáculo repentino en su camino. En este caso, en el área directamente cercana al obstáculo (por ejemplo, válvulas de cierre (ver)), se forma un exceso de presión en las paredes de la tubería. El agua no tiene adónde ir, se comprime mal, por lo que las paredes de la tubería se estiran.
- Ante un obstáculo, el chorro de agua es rechazado y choca con una ola que todavía fluye hacia él. Nuevamente, esto ejerce presión sobre las paredes de la tubería sellada.
- Con una fuerte salida de masa de agua del obstáculo, se forma un área de baja presión junto a él, en la que ahora se comprimen las paredes de la tubería. Este es un golpe de ariete negativo.
La onda de choque no disminuye inmediatamente, sino que avanza y retrocede varias veces con fuerza y amplitud decrecientes. Todo esto sucede en una fracción de segundo, durante el cual las tuberías experimentan cargas positivas y negativas alternativamente.
Hay otras razones que provocan el golpe de ariete. Se trata de bolsas de aire en la tubería, giros bruscos o conexiones de tuberías de diferentes diámetros, arranques repentinos de bombas. Cualquier obstáculo al flujo de líquido a alta velocidad cambia su volumen y, como resultado, su presión.
Consecuencias y formas de prevenir el golpe de ariete.
Ahora veamos qué puede causar el golpe de ariete frecuente en el sistema de plomería de una casa, cómo determinar qué es y cómo eliminarlo.
¿A qué puede conducir un fuerte aumento de presión en las tuberías?
Comencemos con el hecho de que el primer signo de golpe de ariete es el ruido en el sistema: golpes, chasquidos, golpes sordos. También pueden identificarse mediante señales visuales. Se trata, en primer lugar, de grifos y mezcladores de agua corriente, así como de racores y conectores engarzados con juntas de goma.
Cuando el golpe de ariete impacta el suministro de agua de una casa con suficiente fuerza, estas juntas y sellos son los primeros en salir. La estanqueidad del sistema se rompe.
Para referencia. Los aumentos repentinos de presión también pueden dañar contadores de agua, manómetros y otros instrumentos de control y medición.
Pero lo más desagradable es la rotura de una tubería. No teme a los golpes débiles, pero la exposición regular a golpes fuertes puede provocar la despresurización incluso de un sistema de suministro de agua nuevo.
Rotura de tubería por golpe de ariete
En una palabra, estos fenómenos afectan seriamente la integridad de las tuberías y su vida útil sin problemas. A veces nos creamos problemas con nuestras propias manos, confiando la instalación del suministro de agua a especialistas no calificados o haciéndolo nosotros mismos sin conocimientos ni experiencia.
¡Nota! El resultado puede ser una inundación del apartamento, daños a muebles y electrodomésticos y costes elevados para restaurar el sistema de suministro de agua. Y a veces se producen lesiones graves y quemaduras si se rompe una tubería de calefacción o un suministro de agua caliente.
Qué hacer para eliminar el golpe de ariete y sus consecuencias.
La protección contra el golpe de ariete en el sistema de suministro de agua de un apartamento se puede realizar de diferentes maneras. Pero lo primero que hay que hacer es realizar una auditoría de todo el sistema para detectar fugas, puntos débiles y, en general, la antigüedad e idoneidad del oleoducto para su funcionamiento.
Es mejor reemplazar completamente las tuberías viejas por otras nuevas de plástico con juntas soldadas. Esta es la opción más confiable y duradera.
Consejo. Si instala un sistema de tuberías con un diámetro mayor que antes, esto reducirá significativamente la fuerza del golpe de ariete al reducir el caudal.
Ahora sugerimos explorar varias formas de eliminar este fenómeno o reducir su impacto en su sistema de plomería. Algunos de ellos son útiles en apartamentos, otros en casas de campo con suministro autónomo. Pero la mayoría son universales.
Empecemos por ellos:
- Reemplazo de grifos. La mayoría de los grifos de nuestros hogares tienen un diseño de bola, lo que permite cerrar el agua con un solo movimiento. Esto es muy conveniente para el consumidor, pero no muy bueno para el sistema, porque es la aparición repentina de un obstáculo en el camino del flujo lo que provoca un aumento de presión. Si reemplaza las válvulas de bola por válvulas, la presión en la tubería cuando estén cerradas cambiará gradualmente y durante un período de tiempo más largo.
- Instalación de amortiguadores.. Puede ser un inserto vibratorio de goma especial o una manguera elástica de plástico o goma, incrustada en la tubería en una de las secciones. Cuando se produce una onda de choque, los amortiguadores se estiran o comprimen dependiendo de si la presión en el sistema ha aumentado o disminuido, y la amortiguan instantáneamente. Sus paredes elásticas no se deforman, a diferencia de las paredes rígidas de las tuberías.
- Instalación de juntas de dilatación.. Se trata de piezas de resorte atornilladas a la tubería que absorben el exceso de presión y reducen las vibraciones y el ruido. Un resorte de acero ubicado dentro de la cámara de aire está conectado a un disco de plástico. Cuando la presión en la tubería aumenta, el disco ejerce presión sobre el resorte, lo que hace que se comprima y deje espacio para absorber la onda de choque.
Vale la pena detenerse con más detalle en el diseño de dichos compensadores y las reglas para su instalación.
En la siguiente imagen puedes ver la estructura de la pieza en sección, donde:
- 1 – tapa de la carcasa;
- 2 – primavera;
- 3 – anillo de sellado;
- 4 – disco de plástico;
- 5 – parte inferior del cuerpo;
- 6 – anillo de sujeción;
- 7 – sello.
Compensador de golpe de ariete en sistemas de suministro de agua internos FAR HP 1/2″
Los diagramas anteriores muestran ejemplos de instalación correcta de juntas de dilatación. Se pueden montar horizontal o verticalmente, en colectores de agua fría y caliente, o en cualquier tramo de la tubería que conduzca al punto final del consumo de agua.
Lo principal es no permitir que el agua se estanque en la entrada del compensador, de lo contrario las bacterias pueden comenzar a multiplicarse en el sistema. Por este motivo, las instrucciones no permiten su instalación en la parte superior del elevador.
En cuanto a las características técnicas, para este dispositivo en particular son las siguientes:
Estos son los parámetros mediante los cuales se selecciona el dispositivo. Pueden variar.
Si su casa recibe agua de una fuente autónoma mediante equipos de bombeo, se pueden utilizar los siguientes métodos para evitar el golpe de ariete:
- Instalación de un acumulador hidráulico(cm. ). Forma parte de las estaciones de bombeo y es un tanque con una membrana de goma que lo divide en dos cámaras: aire y agua. Durante un golpe de ariete, el exceso de agua se descargará en este tanque hasta que la presión en el sistema se normalice.
- Uso, regulando automáticamente su funcionamiento y asegurando un arranque y parada suaves. En este caso, se excluye un fuerte aumento de presión, que conduce a un golpe de ariete.
Estos son los métodos más comunes que permiten proteger de manera confiable el sistema de suministro de agua interior contra deformaciones y destrucción.
Conclusión
Según las estadísticas, más de la mitad de los accidentes de tuberías no se deben a la corrosión o fatiga de los materiales. Son causados por golpes de ariete en el sistema de suministro de agua. Pero, como ya ha visto, se pueden evitar por completo si instala inmediatamente el sistema de acuerdo con todas las reglas y lo equipa con dispositivos especiales que amortiguan la onda de choque.
¿Qué puede pasar si no se hace esto? Mire el video de este artículo.
El fenómeno del golpe de ariete ha atraído durante mucho tiempo la atención de muchos científicos y científicos.
El científico N.E. mostró en algún momento especial interés en este tema. Zhukovski. Su obra, que habla de la naturaleza del golpe de ariete, se considera un clásico. Con el inicio de la introducción de las computadoras electrónicas, hubo un claro avance en la metodología para el cálculo del golpe de ariete. La metodología de cálculo ha mejorado significativamente.
Todos estamos familiarizados con los ocasionales clics y golpes en las tuberías del sistema de calefacción. Esto puede deberse a que los cortes de energía son cada vez más frecuentes. Por lo tanto, se debe prestar especial atención a la cuestión de la protección contra el golpe de ariete.
Básicamente, la gente no le da mucha importancia a esto y no ve amenazas graves. Sin embargo, las consecuencias de este hecho pueden ser desastrosas.
El golpe de ariete en un sistema de suministro de agua puede provocar daños y excavación del equipo. Además, pueden formarse grietas en la tubería. Para evitar situaciones de emergencia, basta con seguir reglas simples para operar y actualizar la red de servicios públicos.
Causas principales
Causas
Cuando se produce un aumento de presión brusco, pero potente y de corta duración, en el sistema de suministro de agua, se producen golpes y clics característicos en las tuberías.
Esto es consecuencia de que el líquido que circula por el circuito se detiene repentinamente y se ralentiza.
Hay varias razones que conducen al golpe de ariete. Veámoslos con más detalle:
- En caso de avería de la unidad de bombeo o su parada de emergencia;
- Cuando no se extrae aire del circuito. Antes de encender el sistema y llenarlo de líquido, se debe liberar el aire a través de grifos especiales;
- Cuando las válvulas que bloquean el flujo circulante se cierran repentinamente.
La última razón se considera la más común. Esto se debe a la aparición de válvulas de bola. Cuando se cortaba o arrancaba el fluido del circuito, los dispositivos antiguos proporcionaban un flujo y un cierre suaves.
Esto se hizo desenrollando rítmicamente las botellas de la grúa. Las válvulas de tornillo se consideran más seguras porque no permiten que la presión supere una norma crítica.
Mire un video sobre las causas del golpe de ariete y todos los procesos que ocurren en este momento en las tuberías:
Lo mismo ocurre en el circuito si no se le quita el aire antes de encenderlo. El dispositivo de bola se abre y, por tanto, se produce una colisión del líquido lanzado con el flujo de aire.
En este caso, el aire se puede comparar con un amortiguador neumático. Por lo tanto, si escucha chasquidos o clics en su sistema de comunicación, asegúrese de prestarle atención.
De lo contrario, puede suceder que su sistema de suministro de agua simplemente no pueda soportar la presión, ya que su nivel puede aumentar a varias decenas de atmósferas.
Amortiguador como método de protección.
Cuando una fuerte corriente de agua se mueve a gran velocidad a través de un sistema de comunicación, aparece una barrera en su camino, contra la que choca. Como obstáculo pueden actuar una columna de aire o una válvula de cierre.
Cuando choca con el aire, el líquido se contrae. Las tuberías, a su vez, también se estiran un poco, lo que puede tener consecuencias negativas.
¿Cuándo aparecieron los clics en las canalizaciones?
Si a menudo escucha clics y golpes en su casa, esto significa que sus comunicaciones de ingeniería están organizadas de manera completamente analfabeta.
Esto ocurre porque las tuberías grandes están acopladas a tuberías que tienen un diámetro mucho más pequeño.
Así, cuando un líquido circula por un circuito a una determinada velocidad, aparece en su camino un obstáculo contra el que se apoya.
La velocidad no cambia, pero la descarga se ralentiza y el volumen de líquido aumenta, por lo que aumenta la presión.
En este punto se debe descargar el agua según diferentes registros. Si esto no sucede, la alta presión puede provocar un gran avance.
¿Qué pasará con el sistema después de un golpe de ariete?
Consecuencias del golpe de ariete - rotura de radiadores
Como ya entendiste, una barrera que se encuentra en el camino de un fluido en movimiento crea presión.
De hecho, no tiene ciertos valores críticos. Unas pocas decenas de atmósferas pueden convertirse en un valor mucho mayor.
La inercia del agua, que afecta constantemente al sistema de comunicación, puede provocar la destrucción de piezas rígidas del equipo, conexiones roscadas y la tubería en su conjunto.
El golpe de ariete causa el mayor problema en las tuberías largas. Por ejemplo, un "piso cálido" tiene tuberías largas.
Para evitar que se produzcan golpes de ariete en el sistema, es necesario conectar una válvula termostática al circuito de calefacción por suelo radiante.
Esta parte realiza la función de un dispositivo regulador. Sin embargo, sólo protegerá su suelo si se instala correctamente. Si la instalación se realiza incorrectamente, la válvula termostática solo creará una amenaza extraordinaria.
La válvula termostática está instalada. Cuando se superponen, el agua sigue moviéndose por inercia durante un tiempo determinado.
Después de la válvula hay una sección del circuito en la que se produce un vacío. Sin embargo, la diferencia de presión no supera la atmósfera. Los cambios no dañan la tubería, porque los estándares de equipo son 4 atmósferas. El movimiento del flujo también está bloqueado por una válvula instalada en la salida del sistema.
Mire un breve vídeo que de forma clara y esquemática, utilizando el ejemplo de un tubo de goma y una regadera, mostrará lo que sucede en las tuberías con aire durante un golpe de ariete:
Cuando un líquido choca con una barrera, la siguiente porción de agua la presiona. Por lo tanto, se produce estiramiento, rotura y colapso de las paredes de la tubería. La presión es de 10 y a veces más atmósferas.
Para proteger la tubería de golpes de ariete únicos o periódicos, es necesario neutralizar sus acciones o reducir su fuerza.
Método de protección "superposición suave"
Según las normas de funcionamiento de la red de calefacción, el sistema debe encenderse y apagarse sin problemas.
Estas reglas se desarrollan no solo para proveedores industriales, sino también para usuarios individuales. Si el encendido y apagado se realiza sin problemas, se produce un retraso en el tiempo del golpe de ariete.
Por lo tanto, el efecto de la energía del golpe de ariete en la zona de barrera no es a corto plazo.
Hay una redistribución de energía durante varios períodos de tiempo. Como resultado, el poder del impacto no es tan fuerte.
Conclusión: Para proteger su tubería contra daños y destrucción, debe aumentar y disminuir suavemente la presión, la velocidad y el volumen del refrigerante.
Método de protección "reconstrucción"
Para evitar el golpe de ariete, es necesario cumplir con ciertas reglas para la reconstrucción de sistemas:
- Reemplace el tubo rígido frente al termostato con un trozo de tubo hecho de plástico flexible o caucho reforzado resistente al calor.
Estos materiales tienden a estirarse, por lo que reducirán de forma independiente la energía del golpe de ariete en caso de alta presión.
Para el amortiguador necesitará un tubo elástico de unos 20-30 cm de largo, si el tubo es muy largo, entonces el tubo del amortiguador debe ser 10 cm más largo.
- Derivación con holgura de hasta 0,4 mm en válvula termostática.
En el termostato se inserta un tubo estrecho con una sección transversal de 0,2 mm a 0,4 mm en el lado del movimiento del líquido. Usted mismo puede hacer un agujero de un diámetro determinado. Si el sistema funciona normalmente, la derivación no afecta su funcionamiento de ninguna manera.
Si la presión aumenta, puede reducir suavemente el volumen excediendo la norma crítica. Por supuesto, sólo puede implementar este método si comprende bien el diseño del termostato. De lo contrario, no se recomienda abordar este asunto.
Recordar: El método de derivación se utiliza únicamente en redes autónomas donde se instalan nuevas tuberías fabricadas con materiales de alta calidad. Las comunicaciones del centro de la ciudad tienen mucho óxido y sedimentos. Todo esto conducirá a una rápida obstrucción del agujero.
- Termostato con protección especial.
Estos dispositivos tienen resortes especiales que se encuentran entre la válvula y el cabezal térmico. El resorte se activa en el momento en que aumenta la presión. De esta forma, evita que la válvula se cierre por completo.
Cuando la fuerza del golpe de ariete disminuye, la válvula se cierra suavemente por sí sola. Para instalar correctamente termostatos con dispositivo de seguridad, es necesario prestar atención a hacia dónde apunta la flecha de su cuerpo. El montaje debe realizarse siguiendo estrictamente la dirección de la flecha.
Vale la pena prestar atención al hecho de que no todos los modelos de termostatos tienen medios de protección contra el golpe de ariete. Puede saber si su dispositivo está equipado con esta función leyendo la documentación técnica que viene con el producto.
Método de protección “bombas centrífugas”
Bomba centrífuga
Para iniciar y detener sin problemas el sistema de ingeniería, es necesario utilizar bombas centrífugas que tengan ajuste automático.
Con la ayuda de la automatización, se produce un aumento suave en la velocidad de los motores eléctricos del equipo de bombeo. Además, la presión en las tuberías también aumenta sistemáticamente después del arranque. El mismo mecanismo de acción es típico del orden inverso.
Las bombas están programadas de tal manera que pueden monitorear de forma independiente los cambios de presión que ocurren en las redes de servicios públicos. Los parámetros de presión se ajustan automáticamente.
La naturaleza de la aparición del golpe de ariete no es tan difícil de entender. La acción se produce en dos casos:
- Cuando no se sigan las reglas de uso de las comunicaciones;
- Cuando las redes están mal diseñadas.
Si no presta atención a los clics y los ruidos desagradables, a los miembros de la familia les esperan consecuencias muy desagradables.
Sería mucho más razonable comprender las causas de los efectos del ruido y eliminarlas que reparar posteriormente un sistema de tuberías que no pudo soportar una presión fuerte.
