¿Cómo mitigar el daño causado por el golpe de ariete?

El golpe de ariete es un problema común en los sistemas de distribución de agua y existen varias medidas de protección disponibles para mitigar sus efectos. Sin embargo, estas medidas deben adaptarse a las causas específicas del golpe de ariete. A continuación se muestran algunos métodos comúnmente utilizados:

Reducir el caudal en la tubería puede reducir la presión del golpe de ariete hasta cierto punto. Sin embargo, esto puede requerir aumentar el diámetro de la tubería, lo que aumenta los costos del proyecto. En el trazado de la tubería es fundamental evitar situaciones en las que se produzcan cambios bruscos de pendiente o la formación de jorobas (puntos altos) en la línea.

Además, reducir la longitud de la tubería puede ayudar, ya que las tuberías más largas generalmente resultan en un mayor golpe de ariete durante las paradas de las bombas. Un enfoque es dividir una única estación de bombeo en dos y utilizar un pozo de succión para conectar las dos estaciones.

La magnitud del golpe de ariete durante la parada de la bomba está relacionada principalmente con la altura geométrica de la estación de bombeo. Cuanto mayor sea la altura geométrica, mayor será el potencial de golpe de ariete. Por lo tanto, es importante seleccionar un cabezal de bomba apropiado según las condiciones locales.

Después de apagar la bomba, el sistema debe esperar a que la tubería aguas abajo de la válvula de retención se llene de agua antes de reiniciar la bomba. Durante el arranque de la bomba, es fundamental no abrir completamente la válvula de salida de la bomba, ya que esto podría provocar un importante golpe de ariete. Muchos incidentes importantes de golpes de ariete en estaciones de bombeo ocurren en estas condiciones.

(1) Adopción de tecnología de control de presión constante:

Se puede emplear un sistema de control automatizado PLC (controlador lógico programable) para ajustar la velocidad de las bombas mediante un control de frecuencia variable. A medida que la presión en la red de distribución de agua fluctúa con los cambios en las condiciones operativas, los aumentos repentinos o las caídas de presión son comunes, lo que genera riesgo de golpes de ariete y daños a las tuberías y equipos. Al monitorear la presión y controlar el funcionamiento de las bombas (encenderlas o apagarlas o ajustar su velocidad), el sistema mantiene una presión constante. Esto ayuda a prevenir grandes fluctuaciones de presión y reduce la probabilidad de golpes de ariete.

(2) Instalación de supresores de golpes de ariete:

Estos dispositivos previenen principalmente el golpe de ariete causado por paradas de la bomba y generalmente se instalan cerca de la salida de la bomba. Utilizan la presión dentro de la tubería para activar una válvula de alivio de presión cuando la presión cae por debajo de un umbral establecido, lo que permite que se descargue agua para aliviar la presión. Esto ayuda a equilibrar las presiones de las tuberías locales y evitar daños por golpes de ariete. Los supresores de golpes de ariete generalmente están disponibles en tipos mecánicos e hidráulicos. Los supresores mecánicos requieren un reinicio manual después de la activación, mientras que los hidráulicos se reinician automáticamente.

(3) Instalación de válvulas de retención de cierre lento en tuberías de gran diámetro:

Las válvulas de retención de cierre lento pueden mitigar eficazmente el golpe de ariete causado por las paradas de bombas. Sin embargo, debido a que la acción de la válvula permite que algo de agua regrese, se requiere una tubería de desbordamiento en el pozo de succión. Las válvulas de retención de cierre lento vienen en dos tipos: basadas en peso y con almacenamiento de energía. Estas válvulas se pueden ajustar para cerrar dentro de un período de tiempo específico. Por lo general, la válvula se cierra entre un 70% y un 80% dentro de los 3 a 7 segundos posteriores al corte de energía, y el 20%-30% restante del cierre demora entre 10 y 30 segundos, dependiendo de las condiciones de la bomba y de la tubería. Es importante tener en cuenta que cuando hay puntos altos (jorobas) en la tubería, se puede producir golpe de ariete causado por la separación de las columnas, en cuyo caso la válvula de retención de cierre lento es menos efectiva.

(4) Instalación de una torre reguladora de presión unidireccional:

Se puede construir una torre reguladora de presión unidireccional cerca de la estación de bombeo o en un punto adecuado de la tubería. El nivel del agua de la torre debe ser inferior a la presión de la tubería en ese punto. Cuando la presión de la tubería cae por debajo del nivel del agua de la torre, se suplementa agua desde la torre hasta la tubería para evitar que la columna de agua se separe y evitar el golpe de ariete. Sin embargo, esta medida no es muy eficaz para prevenir el golpe de ariete provocado por el cierre de válvulas. Además, la válvula unidireccional utilizada en la torre debe ser confiable, ya que una falla podría provocar un importante golpe de ariete.

(5) Instalación de tuberías de derivación (válvulas) en estaciones de bombeo:

En condiciones normales, la presión en el lado de descarga de la bomba es mayor que en el lado de succión, lo que provoca que la válvula de retención se cierre. Cuando ocurre un corte de energía repentino, la presión en el lado de descarga de la bomba cae bruscamente, mientras que la presión del lado de succión aumenta dramáticamente. La diferencia de presión fuerza al agua transitoria de alta presión en la tubería de succión a abrir la válvula de retención, enviando agua al lado de descarga de baja presión. Este proceso ayuda a igualar la presión en ambos lados de la bomba, lo que reduce la probabilidad de que se produzcan golpes de ariete.

(6) Instalación de múltiples válvulas de retención:

Para tuberías largas, la instalación de varias válvulas de retención puede dividir la tubería en secciones. Cada sección tendría su propia válvula de retención. En caso de golpe de ariete, el flujo de agua se divide en secciones más pequeñas a medida que cada válvula de retención se cierra en secuencia. La cabeza de presión más pequeña en cada sección reduce la magnitud del golpe de ariete. Este método es especialmente útil para sistemas con una gran diferencia de altura vertical. Sin embargo, no puede eliminar el riesgo de separación de la columna de agua. Un inconveniente importante es que durante el funcionamiento normal, aumenta el consumo de energía de la bomba y los costos operativos.

Al implementar estas estrategias, es posible reducir efectivamente el impacto del golpe de ariete en el sistema de suministro de agua, garantizando tanto la seguridad como la eficiencia en la operación.

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