Golpe de ariete o ariete hidráulico
¿Qué es el golpe de ariete?
El golpe de ariete, o ariete hidráulico, es una fuerza puntual de empuje resultado de una sobrepresión o subpresión derivada del cambio de sección en una tubería, cuya presión ha de ser liberada por seguridad, y que se produce por el comportamiento dinámico de un fluido en movimiento que conserva su velocidad original y por tanto su momento lineal (masa por velocidad).
Se trata de un efecto dinámico que puede observarse en la red de tuberías domésticas al abrir o cerrar un grifo, pero que tiene una gran importancia en grandes infraestructuras. Sin los apropiados mecanismos de control, el golpe de ariete podría deteriorar tuberías y elementos críticos.
Imaginemos la tubería de acceso a una planta hidroeléctrica en la que se turbina agua para generar electricidad limpia. A lo largo de esta tubería (I), el agua circula a cierta velocidad (v) y su cantidad de movimiento momento lineal será de ṗ = ṁ·v. Asimismo la presión en todos los puntos de la tubería será de P.
Al cerrar el ancho del tubo mediante una válvula se genera un cuello de botella gradual, y finalmente la detención total del fluido (II). La cantidad de movimiento m·v que conservaba el fluido aguas abajo ha de mantenerse constante, pero unos metros delante el momento lineal del fluido es nulo (ṗ=0) porque la velocidad del agua también lo es. Como resultado, aumenta la presión.
Tanto en fluidos compresibles como incompresibles (agua) esto genera un aumento importante de la presión dentro del tubo (PG) que podría comprometer la integridad de la tubería y de cualquier otro sistema asociado. El golpe de ariete empuja (al estilo de la maquinaria bélica) la tubería, pudiendo deteriorar también sus anclajes, que han de ser calculados para soportar este cierre.
Para evitar que el golpe de ariete genere desperfectos, las válvulas cuentan con sistemas electrónicos de cierre gradual que modera el aumento de presión en el interior del tubo. Del mismo modo en infraestructura crítica los apoyos de la tubería están diseñados para amortiguar el aumento de la presión. Con respecto a la onda de presión, las chimeneas de equilibrio se encargan de liberar la onda a presión atmosférica (Pa) cuando esta pasa en cualquiera de las dos direcciones.
