golpe de ariete

1. UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES
-Esteban Guidotti Tessy
-Rimari Rojas Roy Rolando
-Yaurimu Sandoval Luis Enrique

2. 1. OBJETIVOS:
•OBJETIVO GENERAL
•Dar a conocer y evaluar el fenómeno hidráulico conocido como golpe de ariete.
•OBJETIVO ESPECIFICO
•Identificar las causas que originan el golpe de ariete y los efectos que produce.
•Determinar de qué manera puede evitarse o reducirse el golpe de ariete en sistemas de
abastecimiento de agua potable.
•Deducir ecuaciones que permitan calcular la magnitud del golpe de ariete.
•Proponer una prueba de laboratorio donde se represente el golpe de ariete con la finalidad
de observar su comportamiento y poder estudiarlo de una manera práctica.

3. • El golpe de ariete o “waterhammer” puede definirse como el fenómeno
hidráulico ocasionado por rápidas fluctuaciones en el flujo debido a la
interrupción o inicio súbitos del flujo en una tubería, produciendo una
variación de presión por encima o debajo de la presión de operación y
cambios bruscos en la velocidad del flujo.
• El golpe de ariete es el resultado de una transformación repentina de energía
cinética a energía de presión.
2. DEFINICIÓN:

4. DISEÑO DE LA LINEA DE CONDUCCIÓN:

5. a) Operación de bombas.
b) Manipulación momentánea de válvulas.
3. CAUSAS:

6. a) ARRANQUE O PARADA DE UNA BOMBA
Por lo general, cuando se utiliza equipo de bombeo, las bombas no trabajan de
manera permanente, muchas veces por razones económicas, por lo que se diseña la
conducción por bombeo para funcionar en un plazo de horas diarias que son
suficientes para brindar el volumen de agua necesario para cubrir la demanda del
proyecto. También se interrumpe el funcionamiento por problemas fortuitos tales
como la interrupción del suministro de energía a la bomba, cuando se excede la
capacidad del tanque de almacenamiento, cuando existe algún desperfecto en la
línea de la tubería, cuando la bomba necesita mantenimiento o cuando la bomba
falla estando operando
3. CAUSAS:

7. b) MANIPULACIÓN DE VÁLVULAS
Una válvula se utiliza para controlar el flujo dentro de una tubería, en ocasiones
simplemente para graduar el flujo, pero en ciertas circunstancias deben de detener
el flujo, como por ejemplo, cuando existe la necesidad de revisar un tramo de
tubería por posibles fugas, limpieza de tanques y cajas, excedencias en el
suministro, etc.
3. CAUSAS:

8. a) RUIDO:
Quizás sea el efecto menos nocivo (no afecta al sistema como tal), pero afecta a las
poblaciones cercanas al lugar en donde se produce el golpe de ariete, interrumpiendo sus
actividades y provocando alteraciones en su conducta lo cual puede generar estrés.
b) VIBRACIONES:
Las variaciones de presión al momento de ser absorbidas por el sistema generan
vibraciones en las tuberías y en las estructuras cercanas al tramo afectado, ocasionando
debilitamiento en su resistencia, agrietamiento (causa de fugas), también pueden aflojar el
terreno causando inestabilidad y hundimientos en el suelo. Esta situación empeora el estado
del sistema gradualmente cada vez que vuelve a ocurrir el fenómeno (los daños son
progresivos).
4. EFECTOS:

9. c) FALLA EN BOMBAS:
Las válvulas y otros accesorios. Cada uno de los componentes del sistema está diseñado
para soportar un valor de presión determinado e incluso tienen un cierto margen de
tolerancia, pero el aumento de presión que ocurre en un golpe de ariete puede sobrepasar
ese límite y causar desperfectos en los artefactos, teniendo que realizar en esa circunstancias
reparaciones o incluso el reemplazo de la pieza dañada.
d) RUPTURA DE TUBERÍAS:
El caso más indeseable que puede presentarse a causa del golpe de ariete es el colapso de
algún tramo de tubería, esto requeriría atención inmediata ya que el suministro de agua
quedaría interrumpido hasta el momento de corregir el problema suscitado.
4. EFECTOS:

10. Los mecanismos utilizados con mayor frecuencia para controlar el golpe de ariete son:
A) CÁMARAS DE AIRE.
B) VÁLVULAS DE ALIVIO.
C) CHIMENEAS DE EQUILIBRIO.
D) CÀMARAS DE ROMPE PRESION.
5. MÉTODOS DE REDUCCIÓN:

11. A) CÁMARAS DE AIRE:
5. MÉTODOS DE REDUCCIÓN:
Llamada tambien colchón de aire, es una tubería unida a la tubería de
conducción, llena de aire o cualquier otro gas y con una tapa en su extremo
superior. Estas amortiguan la sobrepresión del golpe de ariete cuando el agua
ingresa al conducto lleno de aire y choca contra este.
VENTAJAS DE SU USO
• Fácil instalación.
• Bajo costo (es tan sólo una extensión de la tubería).
• Bastante capacidad para disipar presión.

12. B) VÁLVULAS DE ALIVIO :
5. MÉTODOS DE REDUCCIÓN:
Las válvulas de alivio son dispositivos que evitan el cambio
brusco de presión mediante la expulsión de agua a través de sí
mismas.(similares a la purga)
VENTAJAS DE SU USO
• Son fabricadas industrialmente (capacidad garantizada).
• No ocupan mucho espacio.
• Puede regularse la velocidad de apertura y cierre de acuerdo a las condiciones en
que opera el sistema.

13. C) CHIMENEAS DE EQUILIBRIO :
5. MÉTODOS DE REDUCCIÓN:
también conocida como pozo piezométrico, es un depósito abierto
conectado a la tubería de conducción. La chimenea tiene por objeto recibir
la onda de sobrepresión del golpe de ariete, disipándola mediante el agua
por medio de su fricción en sus paredes.
VENTAJAS DE SU USO
• Capaces de absorber grandes variaciones de presión.
• Vida útil bastante prolongada.
• Pueden diseñarse con suficiente precisión, evitando de esa forma
sobredimensionamiento.

14. D) CAMARA DE ROMPE PRESION
5. MÉTODOS DE REDUCCIÓN:
Estructura que permite disipar la energía
y reducir la presión relativa a cero
(presión atmosférica), con la finalidad de
evitar daños a la tubería.

15. TIPOS DE CAMARAS: TIPO 7

16. DISEÑO DE LA CAMARA ROMPEPRESIÓN:

17. Una expresión práctica propuesta por “ALLIEVI”, que permite una evaluación rápida del valor
de la celeridad cuando el fluido circulante es agua, es la siguiente:
D: Diámetro interior de la tubería
e: Espesor de la tubería
5. CÁLCULOS PARA EL GOLPE DE ARIETE:

18. Siendo:
K: Coeficiente función del módulo de elasticidad (e) del material constitutivo de la tubería,
que representa principalmente el efecto de la inercia del grupo motobomba, cuyo valor es:

19. Cuando hay dos materiales se utiliza la siguiente Formula:
1
2
21
'
'
K
K
eee 

20. En resumen, en las conducciones por gravedad, el cierre de la válvula se puede efectuar a
diferente ritmo, y por tanto, el tiempo T es una variable sobre la que se puede actuar.
“MENDILUCE” propone la siguiente expresión para el cálculo del tiempo de parada:
5. CÁLCULOS PARA EL GOPE DE ARIETE:
Siendo L : Longitud de la conducción (m)
v : Velocidad de régimen del agua (m/s)
g : Aceleración de la gravedad, 9.81 m/s2
Hm : Altura manométrica proporcionada por el grupo de bombeo
C y K : Coeficientes de ajuste empíricos

21. Siendo:
Se calcula la longitud crítica “Lc”, que es la distancia que separa el final de la impulsión del punto crítico o de
coincidencia de las fórmulas de Michaud y Allievi. En la Lc rige la fórmula de Michaud.
Se comparan las longitudes L y Lc.
El tipo de cierre, lento o rápido, también puede conocerse comparando el tiempo de parada de la bomba
o el de cierre de la válvula con el tiempo que tarda la onda de presión en dar una oscilación completa, es
decir, con:

22. 5. EJERCICIOS´PROPUESTOS:
EJERCICIO N°1
Calcúlese la velocidad de la onda en una tubería de 600 mm de diámetro, que tiene
una capa de acero (K' = 21010 kgf/m2) de 1 mm de espesor y otra de hormigón
(K' = 2109 kgf/m2) de 60 mm.
Solución
mm7
102
102
601
'
'
10
9
1
2
21 



K
K
eee
sm1037
7
600
0,53,48
9900
k3,48
9900





e
D
c
Espesor equivalente
Velocidad de propagación

23. 5. EJERCICIOS´PROPUESTOS:
EJERCICIO N°2
Calcúlese el golpe de ariete en una conducción de hormigón armado, de 400 m de
longitud, 2,8 m de diámetro y 0,4 m de espesor (Q = 40 m3/s y T = 6 s).
Solución
Celeridad de la onda
sm1084
4,0
8,2
53,48
9900
k3,48
9900





e
D
c
L
cT
Lc m400m3252
2
10846
2





Longitud crítica

24. sm5,6
4,1
40
2



S
Q
VVelocidad media
sm5,6
4,1
40
2



S
Q
V
m4,88
68,9
5,6400
22 






Tg
VL
H
Velocidad media
Golpe de ariete
= 400 m
L
88,4 m
plano de carga
techo de presiones
B
A'
B'
A

25. GRACIAS