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Ciencia y Tecnología: Golpe de ariete en fluidos

Cuando tenemos el grifo del agua abierto el fluido circula a gran velocidad y cuando lo cerramos de golpe el agua, obviamente deja de moverse, ¿pero donde va toda esa energía que antes tenía? porque sabemos que la energía ni se crea ni se destruye sino que solo se transforma, luego si antes teníamos una masa moviéndose entonces teníamos una energía cinética que de repente, al cerrar la válvula, ya no la tenemos. Pues la energía se disipa en lo que se conoce como el golpe de ariete y puede llegar a dejar inutilizada la instalación si no se ha tenido en cuenta cuando se diseñó y se construyó.

Paso a paso. Empezamos con el grifo abierto y el agua corriendo. La energía cinética del fluido depende de su velocidad y de su masa, cuanto más rápido circule y cuanto más grande sea la tubería más energía tendremos. Al ir cerrando el grifo la cantidad de agua que circula será menor y la energía cinética irá disminuyendo a la vez, si cerramos lentamente entonces la pérdida de energía será también progresiva y no notaremos nada pero si cerramos lo más rápidamente posible la transformación será también muy rápida y aparecerá lo que llamamos el golpe de ariete que es una onda de choque violenta. 

Toda la masa de agua que antes se movía ahora se encontrará con la válvula cerrada y chocará contra ella provocándose un aumento de presión súbito que puede dañar la tubería y la válvula. Pero la cosa no queda aquí, la onda de choque, este aumento de presión, rebota y se dirige en dirección contraria al movimiento que tenía inicialmente hasta encontrarse con el primer codo de la tubería, que si no está bien sujeta, recibirá el golpe pudiendo abrirse las uniones de los distintos segmentos de la tubería. Es por esto que en canalizaciones importantes, como las de suministro de agua enterradas, los codos se macizan con hormigón/concreto para traspasar esta energía al terreno de la misma manera que lo haría una zapata de cimentación, solo que en este caso la fuerza es horizontal.

En el siguiente vídeo de la empresa GEFA lo explican con más detalle, una lástima que este en inglés. Provocan un cierre rápido con una válvula automática por lo que llegan a tener una desaceleración de casi 60g, ponen como ejemplo que los accidentes de coches no alcanzan los 50g. Está filmado con cámara super rápida que permite ver como el vacío que se crea con el retorno del agua es rellenado con el vapor de agua que se forma por el súbito cambio de presión. Al ser un tramo corto también permite ver como la onda va y viene rebotando y haciéndose cada vez más suave mientras va perdiendo la energía.

Para impacientes, el golpe de ariete a velocidad real se ve a partir del segundo 51.

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