¿Qué es el golpe de ariete en tuberías de agua y cómo evitarlo?

El fenómeno del golpe de ariete consiste en la alternancia de depresiones y sobrepresiones debido al movimiento oscilatorio del agua en el interior de la tubería, es decir, básicamente es una variación de presión, y se puede producir tanto en impulsiones como en abastecimientos por gravedad.

No hay que confundir el golpe de ariete, el cual solo se escucha cuando se cierra un grifo, con el ruido de tuberías por sobrepresión y sobrevelocidad por exceso de presión.

¿Por qué se causa el golpe de ariete?

Si el agua se mueve por una tubería con una velocidad determinada y mediante una válvula se le corta el paso totalmente, el agua más próxima a la válvula se detendrá bruscamente y será empujada por la que viene detrás. De esta manera empezará a comprimirse en las proximidades de la válvula y el resto del líquido comprimirá al que la precede hasta que se anule su velocidad. Esta compresión se va trasladando hacia el origen a medida que el agua va comprimiendo al límite a la que le precede.

La energía cinética que lleva el agua se transforma en energía de compresión.

El agua se detiene cuando agota la energía cinética inicial y se inicia la descompresión en el origen de la conducción trasladándose hacia la válvula. Por la ley pendular esta descompresión sobrepasa un poquito el valor de equilibrio, repitiéndose el ciclo. Esta descompresión supone una depresión, que retrocede hasta la válvula para volver a transformarse en compresión, repitiendo el ciclo y originando en el conducto unas variaciones ondulatorias de presión que constituyen el golpe de ariete.

Importancia y consecuencias del golpe de ariete

Los diseñadores deben tener en cuenta el valor de la sobrepresión a la hora de dimensionar las tuberías, mientras que, en general, el peligro de rotura de la tubería debido a la depresión no es importante, y menos en diámetros pequeños. No obstante, si el valor de la depresión iguala a la tensión de vapor del líquido se producirá cavitación, y al llegar a la fase de sobrepresión estas cavidades de vapor se destruirán bruscamente, pudiendo darse el caso, no muy frecuente, de que el valor de la sobrepresión rebase al de cálculo, con el consiguiente riesgo de rotura. Los elementos protectores en este caso serían las ventosas, calderines y vasos de expansión.

Soluciones para evitar el golpe de ariete

Si se detecta un golpe de ariete en una instalación existente es recomendable resolverlo cuanto antes. Una forma es instalando un amortiguador hidráulico lo más cerca que pueda del grifo que provoca el golpe de ariete  y todo se habrá resuelto. También se pueden implementar otros mecanismos para evitar el golpe de ariete que te presentamos en la siguiente lista:

• Volante de inercia: Se incorpora a la parte rotatoria del grupo elevador para retardar la pérdida de revoluciones en una parada imprevista y aumentar el tiempo de parada del fluido. Sin embargo, su uso es limitado debido a sus grandes dimensiones y costos elevados.
• Chimeneas de equilibrio: Facilitan la oscilación de la masa de agua, eliminando la sobrepresión causada por el golpe. Sus dimensiones pueden ser considerables y se utilizan tanto en impulsiones como en conducciones por gravedad.
• Calderín de aire: Consiste en una cámara hermética parcialmente llena de aire comprimido que amortigua los desplazamientos del fluido después de una parada de la bomba. Es necesario mantener el volumen de aire dentro de límites adecuados y regular las pérdidas de aire mediante un compresor.
• Amortiguadores de vejiga de aire comprimido: Utilizan una vejiga que encierra el aire comprimido, evitando su contacto con el agua. Se resuelve el problema de escape y disolución del gas comprimido en los calderines.
• Válvulas de alivio o descarga: Permiten el escape controlado de una cantidad de agua para evitar que la presión en la tubería exceda el límite de seguridad. No evitan las depresiones ni la cavitación.
• Válvulas reductoras de presión: Colocadas en serie y en paralelo con una válvula de alivio, controlan tanto las sobrepresiones como las depresiones en la tubería. Ayudan a evitar el golpe de ariete y fenómenos de cavitación.
• Ventosas: Se colocan cerca de la válvula aguas abajo para contrarrestar el golpe de ariete negativo causado por una parada imprevista de la bomba. Permiten la entrada de aire durante la fase de vacío y lo expulsan durante la fase de compresión.
• Válvulas de retención o válvulas antirretorno: Dividen la tubería en tramos al permitir el paso del agua en una dirección. Reducen el impacto del golpe de ariete al tener tramos más cortos con su propio golpe.