fondo de irriqulture
fondo de irriqulture
irriqulture irriqulture

Golpe de ariete

  

      El cálculo del golpe de ariete siempre se ha considerado como un proceso largo y complicado, se tenía que calcular previamente la velocidad y las pérdidas de carga de la conducción (a través de tablas y ábacos) y luego disponer de otras tablas con coeficientes específicos para la determinación del tiempo de parada, además de otras fórmulas con sus correspondientes coeficientes para el cálculo de la celeridad, específica para cada material y espesor de tubería.

 


     

golpe de ariete y perdida de carga

      Hydra calculus son 6 programas para iphone y android para cálculos de tuberías en una sola aplicación, además del cálculo del golpe de ariete, calcula la pérdidas de carga y la velocidad. Si conocemos las otras variables, calcula el diámetro, el caudal o la longitud de la tubería. Incorpora el factor F o reductor por multisalidas por lo que es muy útil para tuberías secundarias. Hydra Calculus es como llevar una pequeña oficina en el bolsillo!
      La relación
Q/D/V es una practica herramienta que dispone de tres fórmulas en una sola pantalla. Se elige previamente lo que queremos calcular y le damos los valores a los dos restantes. Su empleo es muy útil como primer tanteo en el calculo del diámetro. El caudal suele ser conocido, el rango normal de velocidades sabemos que está entre 1,2-1,8 m/s (para diámetros muy pequeños se puede bajar a 0,8 y para grandes diámetros se puede subir a 2,5 m/s).

Ejemplos de cálculos

calculo de tuberias con hydra calculus

      Hagamos juntos varios ejemplos (soluciones en la animación de abajo!): una tubería de PVC/6 con 400 metros de longitud, 25 metros de desnivel, alimenta un sector de riego con 60 m3/h.

      En "q/d/v", imputamos una velocidad  1,5 m/s, el resultado es D=118,99.

      Como decíamos anteriormente, seleccionamos el diámetro, el caudal es conocido y el rango-velocidad también. Nos sirve como orientación a la hora de elegir un diámetro para el cálculo de la pérdida de carga.

      Otro uso, interesante aunque menos empleado, es como tanteo del caudal que "podría" pasar por una tubería de un diámetro conocido, y como sabemos el rango-velocidad..

      Finalmente, se puede seleccionar la velocidad como incógnita y dar los valores al caudal y al diámetro. En el cálculo de la pérdida de presión, siempre se da el resultado de la velocidad.

calculo de perdida de carga

      Ahora nos vamos a "cálculos", rellenamos todos los campos y empleamos el diámetro inmediatamente mayor que es 125. Soluciones: P.C = 6,5 mca, v= 1,505 y PC (%) = 1,627.

      Este es el pantallazo del cálculo.
      Que pasaría si la tubería saliese de la válvula y que cada
4 metros alimentase laterales de goteros con la misma longitud. Este caso sería una tubería secundaria, el nº de salidas serían 400/4 = 100 salidas. Soluciones: PC = 2,382 mca, v = 1,505 m/s, PC (%) = 0,596

      La diferencia de aplicar el coeficiente reductor por multisalidas o el coeficiente de Christiansen, supone una reducción de las pérdidas de carga de 1/3.

      Hay que ser cuidadoso con la aplicación del factor de Christiansen, las salidas tienen que ser iguales, no se debe aplicar, por tanto, en sectores con forma triangular donde los primeros laterales son más cortos que los últimos (más largos).

golpe de ariete hydra calculus

      Que caudal pasaría por una tubería PVC 110/6 y 500 metros  longitud, que viene desde un depósito que está a 7 metros de altura y sirve para llenar una alberca? Los 7 metros de altura son los que "gastamos" como pérdida de carga. Soluciones: Q = 39,759 m/h, v = 1,286 m/s. Este ejemplo está en la animación de abajo.

      El pantallazo corresponde a la continuación del ejemplo anterior. Una vez que se ha calculado el caudal, pulsamos el botón "golpe de ariete", nos toma en "datos previos" los calculados previamente, tan solo es necesario poner el desnivel y obtenemos todos los resultados y cálculos intermedios del transitorio. En el ejemplo nos resuelve que el golpe de ariete es de 25,073 mca que sumados a los 25 mca de la altura estática supone una presión máxima de 50,073 mca. Otros datos interesantes son que el tiempo de parada es de 4,897 segundos (calculados por Mendiluce), la longitud crítica es de 710 metros, que al ser superior a los 400 metros de la conducción, el cierre se considera lento (Michaud)





Definición de golpe de ariete

golpe de ariete

Se podría definir al fenómeno de Golpe de Ariete como la oscilación de presión por encima

o debajo de la normal a raíz de las rápidas fluctuaciones de la velocidad que se produce en las tuberías al:

  • Cerrar o abrir una válvula.

  • Poner en marcha o parar una bomba.

  • Disminuir bruscamente el caudal de la conducción.

En realidad es un caso particular del estudio de los movimientos transitorios en las conducciones a presión. La diferencia se encuentra en que los transitorios implican variaciones de velocidad de pequeña magnitud, mientras que el "Golpe de Ariete" implica las grandes variaciones, de velocidad y presión.Es un fenómeno transitorio y por tanto de régimen variable, en el que la tubería ya no es rígida y el líquido es compresible.



Simulación de golpe de ariete

Presentamos una simulación lenta de un golpe de ariete. Es un ejemplo sacado de nuestro blog "expertos en riego", recomendamos su lectura por sus planteamientos didácticos. Por un lado estudia las "válvulas anticipadora de onda" como dispositivo para su supresión, por otra parte podemos ver claramente la implicación del golpe de ariete con el dimensionamiento y diseño de las válvulas ventosas.

Os animamos a que visitéis nuestros blogs: "expertos en riego" y "wcadiformacion" y nuestro canal de videos de formación en youtube.

Cálculos hidráulicos con Hydra Calculus

En este ejemplo practicamos con la herramienta "Relación caudal, diámetro, velocidad" vemos el comportamiento de una variable respecto a las otras dos de un modo muy rápido e intuitivo. En una primera parte calculamos el diámetro, fijamos un valor de caudal y vamos variando la velocidad. Luego calculamos el caudal con los datos del diámetro y la velocidad. Finalmente analizamos el comportamiento de la velocidad cuando fijamos el diámetro y vamos cambiando el caudal. Hay muchas más combinaciones, lo interesante de esta herramienta es analizar como se comporta una incognita cuando fijamos otra y vamos variamos los datos de la tercera

Cálculo de la pérdida de carga y golpe de ariete con Hydra Calculus

Aquí incluimos un ejemplo muy completo y didáctico ya que manejamos muchas opciones del programa. Se trata de una comparativa entre dos tipos de tuberías donde se calcula las pérdida de carga y el golpe de ariete de cada una de ellas.

Como hay que calcular las pérdidas de energía, conocemos entonces el caudal, así que empleamos previamente la herramienta "Relación Q/D/V" dando el valor del flujo y tanteamos una velocidad. Ya con el diámetro calculado nos dirigimos a la herramienta "Pérdida de Carga", en ella, además de calcularla para los dos tipos de tuberías, nos informa de los valores de las velocidades y de las pérdidas de presión en tanto por ciento, a su vez, se habilita la ventana de "golpe de ariete" ya que para su cálculo necesita, como datos previos, los resultados anteriores. Finalmente se calcula para las dos tuberías. En este último caso observamos que solo necesitamos introducir el valor del desnivel geométrico ya que el programa toma automáticamente los valores calculados anteriormente como datos propios por lo que simplifica bastante el formulario de entrada