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BOLETIN TECNICO #15

A partir de apuntes tomados en capacitaciones dictadas por Giora Heimann Technical Consultant E-Mail: [email protected]

ANTICIPADORA DE ONDA - ANTIARIETE

Parte 1 – anticipadora de onda de disparo hidráulico

Es mucho lo que se puede decir sobre el golpe

de ariete y son muchos los dispositivos y mecanismos que se pueden utilizar para su

control. De hecho, Dorot dispone de varios mecanismos que actúan en una u otra circunstancia.

En los siguientes tres boletínes, intentaremos explicar el abc de la válvula Dorot

ANTICIPADORA DE ONDA - ANTIARIETE.

Introducción

Bajo el nombre de “transitorio”, se conocen y estudian los fenómenos

relacionados con la variación en la presión, ocurridos dentro de una conducción

presurizada.

Las variaciones en la presión están relacionadas con variaciones en la velocidad del

fluido. El “golpe de ariete” podría ser entendido como un transitorio de gran magnitud.

El Golpe de Ariete, Golpe de Presión, u Onda de Presión (Water Hammer), puede ser

definido como la variación en la presión, (valores muy superiores y muy inferiores a los

esperables en condiciones normales de operación), producto de un

cambio brusco en la velocidad del agua

En el mismo, el agua que viaja a cierta velocidad por la conducción, detiene

instantáneamente la velocidad, transformando la energía de movimiento en energía de

presión.

La sobrepresión generada, llamada onda de alta presión, viaja por la conducción.

Seguida de esta, se produce una segunda fase de depresión, llamada onda de baja

presión.

ENERGIA CINETICA ENERGIA DE PRESION



BOLETIN TECNICO #15

El ciclo de onda de alta presión seguido de una de baja presión se repite una y otra

vez, viajando las ondas dentro de la conducción y en ambos sentidos, pudiendo

ocasionar graves daños a la tubería.

El golpe de ariete se verifica tanto en acueductos gravitacionales como en impulsiones

y afecta a tubos, accesorios, bombas,

elementos de medición, etc.

En la fase de ALTA, las tuberías se rompen

por superar la presión máxima.

En la fase de BAJA, las tuberías se rompen o

dañan por colapso o aplastamiento.



BOLETIN TECNICO #15

Donde y como se puede originar un golpe de ariete? Cada vez que se produzca un cambio brusco en la velocidad del fluido, se corre el

riego de generar un golpe de ariete.

A saber:

• Rápida apertura ó cierre de válvulas (de todo tipo…)

• Arranque o detención del bombeo en forma no controlada

• Llenado de tuberías vacías, a alta velocidad ( sinónimo de alto caudal)

• Violento aumento o reducción de la demanda o consumo

• Cierre violento del flotante de ciertas válvulas de aire

• En acueducto gravitacionales, cierre violento de válvulas de control de nivel

• Etc.

En una impulsión cuesta arriba, ante una detención súbita del bombeo, el agua por inercia continúa ascendiendo. Cuando regresa en sentido inverso encuentra la válvula de retención cerrada. El flujo se detiene violentamente (cambio de velocidad…) y se genera un golpe de presión.

En una impulsión presurizada (sea por gravedad o por bombeo), el cierre brusco de una válvula seccionadora detiene violentamente el flujo (cambio de velocidad…) y se genera un golpe de presión.



BOLETIN TECNICO #15

Una tubería vacía es llenada en forma descontrolada (alto caudal, alta velocidad). Al completarse el llenado se detiene violentamente el flujo (cambio de velocidad…) y se genera un golpe de presión.

En ciertas circunstancias, el cierre de algunas válvulas de aire (el cierre del flotante...), ubicadas en determinados sitios, puede detener violentamente el flujo (cambio de velocidad…) y se generará un golpe de presión.

En acueductos gravitacionales, el cierre de algunas válvulas de control de nivel, puede detener violentamente el flujo (cambio de velocidad…) y se generará un golpe de presión.



BOLETIN TECNICO #15

Como se puede evitar un golpe de ariete?

MMuuyy sseenncciilllloo:: eevviittaannddoo llooss ccaammbbiiooss bbrruussccooss eenn llaa vveelloocciiddaadd ddee cciirrccuullaacciióónn ddeell aagguuaa!!!!!!

Esto que se dice ligeramente, a veces puede ser llevado a la práctica y otras

veces no:

− Las operaciones de maniobra de válvulas, deben realizarse lentamente,

permitiendo que la conducción tenga oportunidad de asimilar la variación en el

flujo (recordar que las válvulas de seccionamiento de tipo mecánico como mariposas,

compuertas, esclusas, etc., presentan una curva de cierre “no proporcional”, es decir que la real

restricción en el flujo, se da en las últimas vueltas de cierre). − Durante el llenado de las tuberías, mantener baja velocidad de circulación (por

ejemplo 0.3 – 0.5 m/seg)

− Para las estaciones de bombeo, adoptar dispositivos que permitan que la

entrada y salida de régimen sea hecha en forma controlada (como la válvula de

Control de Bombeo Dorot BC). Ver Boletín #13.

− Evitar la formación de presiones sub-atmosféricas, dimensionando y

posicionando correctamente las válvulas de aire Dorot DAV. Ver Boletín #07.

− En los lugares donde puede existir un cierre brusco del flotante de la válvula de

aire, equipar a las mismas con dispositivo “limitador de onda” SA – Surge Arrest

de Dorot. Ver Boletín #08.

− Para el caso de impulsiones “cuesta arriba”, analizar la necesidad de incorporar

la VALVULA ANTICIPADORA DE ONDA – ANTIARIETE.



BOLETIN TECNICO #15

0.0 Bar(-)

(+)

Presión dinámica

Presión estática

TIEMPOsegundos

PRESIONBar

PRESIONES SUB-ATMOSFERICASRiesgo de colapso

SOBRE-PRESIONESRiesgo de rotura

Que pasa en una impulsión “cuesta arriba” durante un

transitorio SIN PROTECCION?

- Ante una salida de servicio

no programada de la

impulsión (por ejemplo un

corte en el suministro

eléctrico), la masa de agua

que viene viajando a 1, 2 ó

3 m/seg, inercialmente lo seguirá haciendo, por lo que la presión en la estación de

bombeo descenderá (no solo por debajo de la presión estática, sino inclusive a

valores negativos).

- en una segunda etapa, el flujo de agua regresa, la válvula de retención se cierra

rápidamente y se genera un importante aumento en la presión.

Esta secuencia se repite en varias oportunidades hasta que la energía es disipada

por fricción ó si las altas presiones alcanzadas son superiores a la presión de

rotura de la tubería, la misma se romperá.



BOLETIN TECNICO #15

Válvula ANTICIPADORA DE ONDA DE DISPARO HIDRAULICO

La válvula Dorot anticipadora de onda de disparo hidráulico modelo RE es un

dispositivo DE SEGURIDAD, la cual va a trabajar activamente solo durante la

ocurrencia de un

transitorio.

La misma se instala EN

DERIVACION, en la

descarga de la bomba,

aguas abajo de la válvula

de retención.

Es totalmente

HIDRAULICA y se utiliza

en bombeos “cuesta arriba”.

La válvula RE de disparo hidráulico posee doble piloto: piloto de BAJA presión y piloto

de ALTA presión.

El piloto de BAJA presión, es quien

dispara la apertura de la válvula (se

“anticipa” a la onda de alta presión).

El mismo se calibra por debajo de la

presión estática.

El piloto de ALTA presión trabaja

durante el golpe de ariete y también

trabaja durante la operación normal

(como válvula de alivio).

El mismo se calibra por arriba de la

máxima presión dinámica en

operación normal.

Es un dispositivo ANTIARIETE, que busca evacuar el agua que regresa hacia el bombeo.



BOLETIN TECNICO #15

SECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO

Bajo un régimen de operación normal, no hay motivo por el cual la presión sea

inferior a la presión estática. Si así lo fuera, es porque la conducción se encuentra en

la “fase de baja presión” del transitorio. Y ese es un buen momento para abrir la

válvula Dorot RE antiariete…

La válvula Dorot RE antiariete se anticipa a la “fase de alta presión” del transitorio (de

allí su denominación de ANTICIPADORA DE ONDA).



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BOMBEO

PRESION DINAMICA- motor encendido- válvula de retención abierta- tubería cargada - válvula Dorot RE cerrada

BA



BOLETIN TECNICO #15



BOLETIN TECNICO #15

Veamos, la interpretación de un golpe de ariete mediante un modelo matemático, con

y sin protección de la válvula anticipadora de onda (presión vs. tiempo).



BOLETIN TECNICO #15

Nota: la válvula anticipadora de onda, es solo

uno de los elementos de seguridad que se pueden y/o

deben utilizar contra el golpe de ariete. La misma necesariamente debe ser

complementada con válvulas de aire, las cuales al permitir el reingreso del aire,

evitan las presiones sub-atmosféricas y el consiguiente colapso de la tubería.

BOMBA

VALV. DE RETENCION

VALV. ANTICIPADORA

Válvula de aire junto a válvula anticipadora de onda.

Permite el re-ingreso de aire durante la fase de baja presión del golpe de ariete, evitando así la formación de presiones sub-atmosféricas .

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