Golpe de ariete y sus efectos en la operación de válvulas

Como es conocido, la mayoría de los líquidos se consideran no compresibles, lo que significa que por mucha presión que se les aplique, no podemos modificar su volumen, ya que se consideran no elásticos.

Esta característica es muy útil en los sistemas de transmisión de energía, como los pistones hidráulicos; sin embargo, puede provocar accidentes catastróficos en los sistemas de tuberías.

El fenómeno del golpe de ariete se basa en este principio, cuando el volumen de un fluido se desplaza por una tubería, lleva inercia debido a su peso. Si cerramos una válvula rápidamente, estamos deteniendo bruscamente el movimiento de este volumen, lo que crea un aumento brusco de la presión.

Esta energía no tiene forma de disiparse o ser absorbida, debido a la propiedad de no elasticidad del fluido, por lo que se crea una onda que recorre la tubería hasta encontrar una forma de disipar la energía.

Cuanto mayor sea el volumen, mayor será el pico de presión, similar a lo que sucedería si un camión golpea una pared a altas velocidades; por lo que, en tuberías grandes, este fenómeno puede causar daños catastróficos.

¿Cómo operar válvulas para reducir o prevenir el golpe de ariete?

Este fenómeno se puede reducir alargando el tiempo en el que se realizan cambios, durante los movimientos del fluido. En las tuberías, esto se hace –normalmente– alargando el tiempo de cierre de la válvula, para crear una disipación de energía a través de ella, debido a la pérdida de presión.

Dado que las válvulas que tendrán que cerrarse o abrirse con rapidez son probablemente de aislamiento, emergencia u on/off; por diseño, estas no deben permanecer parcialmente abiertas durante largos períodos, dado que esto podría crear daños a la membrana de cierre, los asientos y otras partes debido a la erosión. Este problema se puede solucionar mediante el uso de un sistema de doble velocidad para operar la válvula.

Este sistema permitirá al operador cerrar la mayor parte de la carrera de la válvula, por ejemplo un 80%, a una velocidad rápida y reducirla en el 20% restante, para garantizar la máxima disipación de energía, en el menor tiempo y con la mayor reducción de la capacidad de la válvula (CV). Los tiempos necesarios para realizar cambios en el fluido se calculan mediante un análisis en el tránsito del sistema de tuberías.

Cowan Dynamics es una de las empresas especialistas en la automatización de válvulas, que entendiendo lo importante que es garantizar los tiempos adecuados de funcionamiento para sus válvulas, ha incorporado velocidades variables como estándar en sus líneas de  actuadores electrohidráulicos (E2H, E2HR) y un módulo de doble velocidad  para los actuadores hidráulicos estándar de doble y simple acción (ML,MS). En ese sentido, las configuraciones de velocidad variable también se pueden personalizar cuando se utiliza cualquier otro producto de accionamiento.