Golpe de ariete y cavitación: causas, tipos y ventosas en sistemas hidráulicos

Resumen

El texto explica dos fenómenos que dañan tuberías e instalaciones hidráulicas: el golpe de ariete, originado por el cierre brusco de válvulas, y la cavitación, asociada a la formación y colapso de cavidades de vapor. También describe los tipos de ventosas, sus aplicaciones y su clasificación según el orificio y la función.

Puntos clave

El golpe de ariete (pulso de Zhukowski) es, junto a la cavitación, la principal causa de averías en tuberías e instalaciones hidráulicas.
El golpe de ariete se origina porque el fluido es ligeramente elástico: al cerrar bruscamente una válvula, el fluido en movimiento genera una sobrepresión que se desplaza por la tubería.
La cavitación se produce cuando la presión del líquido alcanza su presión de vapor, formándose cavidades de vapor que luego implosionan en zonas de mayor presión.
La implosión de las burbujas de cavitación genera una estela de gas de gran energía que puede resquebrajar superficies sólidas.
Las ventosas de pequeño orificio (purgadores) evacuan pequeñas burbujas de aire, mientras que las de gran orificio permiten grandes entradas y salidas de aire.
Las ventosas trifuncionales combinan las funciones de purgador y ventosa de gran orificio, y las unidireccionales solo permiten el paso de aire en un sentido.

Ponte a prueba

Golpe de Ariete y Cavitación: Causas, Tipos y Soluciones en Sistemas Hidráulicos

Golpe de ariete: El golpe de ariete o pulso de Zhukowski es, junto a la cavitación, el principal causante de averías en tuberías e instalaciones hidráulicas.

El golpe de ariete se origina debido a que el fluido es ligeramente elástico. En consecuencia, cuando se cierra bruscamente una válvula o un grifo instalado en el extremo de una tubería de cierta longitud, las partículas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrás y que siguen aún en movimiento. Esto origina una sobrepresión que se desplaza por la tubería a una velocidad.

Cavitación: Un Efecto Hidrodinámico Peligroso

Cavitación: La cavitación o aspiraciones en vacío es un efecto hidrodinámico que se produce cuando se crean cavidades de vapor dentro del agua o cualquier otro fluido en estado líquido en el que actúan fuerzas que responden a diferencias de presión, produciendo una descompresión del fluido debido a la conservación de la constante de Bernoulli. Puede ocurrir que se alcance la presión de vapor del líquido de tal forma que las moléculas que lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor, formándose burbujas o, más correctamente, cavidades. Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presión e implosionan produciendo una estela de gas de gran energía sobre una superficie sólida que puede resquebrajar en el choque.

Tipos de Ventosas y sus Aplicaciones

Ventosas de fuelle circular: para piezas con desniveles y abombadas.
Ventosa de fuelle ovalada: piezas alargadas y delgadas.
Ventosas planas redondas: para piezas planas.
Ventosas planas ovaladas: piezas alargadas y delgadas.
Ventosas para la manipulación de chapa: para piezas de chapas, cóncavas y convexas.
Ventosas de embalaje: para piezas de madera y diseños con canto sellador especial.
Ventosa para lámina y papel: manipulación de cartones, bolsas, láminas y blisters.

Clasificación de Ventosas Según su Orificio y Función

Purgador o ventosa de pequeño orificio o de alta presión: Tienen un orificio de salida de aire de pequeño diámetro, y su misión es evacuar las pequeñas burbujas que se liberan durante el normal funcionamiento de las tuberías.
Ventosa de gran orificio o de baja presión: Estas tienen un orificio de grandes dimensiones de manera que permite la salida y entrada de grandes cantidades de aire.
Ventosa trifuncional: combinación de las dos anteriores de manera que combina en un solo cuerpo o en dos cuerpos separados.
Ventosas unidireccionales: Son aquellas que solo permiten el paso del aire en una sola dirección. Y existen dos tipos:
- Ventosa de vacío: Se utilizan en aquellas situaciones en que necesariamente debe haber una presión negativa en la tubería.
- Abductores: es capaz de admitir grandes cantidades de aire pero impide su salida.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el golpe de ariete?

Es una sobrepresión que se origina cuando se cierra bruscamente una válvula o grifo en una tubería de cierta longitud. Las partículas de fluido detenidas son empujadas por las que siguen en movimiento, y la sobrepresión se desplaza por la tubería.

¿Por qué se produce la cavitación?

Se produce cuando la presión del fluido en estado líquido desciende hasta alcanzar su presión de vapor, lo que hace que se formen cavidades de vapor. Esta descompresión se relaciona con la conservación de la constante de Bernoulli.

¿Para qué sirve una ventosa de gran orificio?

Sirve para permitir la salida y entrada de grandes cantidades de aire en la tubería. Se clasifica como ventosa de baja presión.

¿Qué es una ventosa trifuncional?

Es una combinación de la ventosa de pequeño orificio y la de gran orificio, integradas en un solo cuerpo o en dos cuerpos separados.