Eficiencia y Ecología juntas con el programa KAESER CARBÓN CERO
¿Qué es un golpe de ariete (Water Beat)?
Un golpe de ariete es un aumento repentino de la presión causado por un cambio rápido en la velocidad de caudal de la tubería, porque los aumentos repentinos de la presión suelen ir acompañados de un ruido semejante al que haría la tubería si se golpease con un martillo.
Las fluctuaciones de presión causadas por un repentino incremento o disminución de la velocidad del caudal, las cuales pueden ser lo suficientemente fuertes como para dañar la tubería, es decir, “consiste en el cambio de presiones a causa del movimiento del condensado en el interior de una tubería”.
¿Cómo se produce el golpe de ariete?
El golpe de ariete se produce cuando el aire con condensado está en movimiento, por lo que será más violento cuanto mayor sea la velocidad del condensado en la conducción; de ahí que siempre es conveniente que éstas sean de diámetro adecuado para que las velocidades sean pequeñas.
¿Como advertimos su efecto en el sistema de aire comprimido?
Mediante la transformación de la energía potencial, primero, en energía cinética y posteriormente en ondas de presión. Para que se realice el efecto de golpe de ariete se necesita un efecto sifón en la tubería que varíe entre 0,20 a 30 metros.
Figura 1: Red de tubería neumática construida con el efecto sifón
Figura 2: Descarga del compresor construida con salto de condensado
Figura 3: Descarga del compresor construida con salto de condensado
Ejemplo del efecto de golpe de ariete o water beat en el aire comprimido
Para un compresor de desplazamiento positivo de capacidad volumétrica de 1m3/min a 8 bar de presión operativa, la velocidad dentro de la tubería de diámetro 25 mm es:
Utilizando la Ley de Boyle Mariotte
V1 x P1 = V2 x P2
Donde V2 = V1 x P1 / P2
Caudal
Q= velocidad v x Sección
Velocidad
v =Q2 / Sección
El valor ideal para velocidad de caudal en la tubería es de 4 a 8 m/s.
Para separar el condensado en el área del aire húmedo (antes del secado del aire), la velocidad de flujo debe ser sobre 4 m/s.
No respetando el secado de aire comprimido vamos a obtener una velocidad del aire comprimido por el efecto del golpe de ariete de 27 km/h, o sea casi el doble de la velocidad del aire expresado en kilómetros por hora.
Medidas de prevención
- Utilización de separador centrífugo a la salida del compresor o utilizar el tanque húmedo como separador de condensados.
- Disminución de la velocidad en tuberías.
- Cierre o apertura lenta de válvulas aguas abajo del consumo.
- Evitar en las redes de tuberías instalaciones con efecto sifón para impedir los golpes de ariete. Adecuar la red de tuberías de aire con tomas de aire de consumo con cuellos de cisnes, patas de condensados, leve inclinación aguas abajo (tres por mil).
- Seleccionar un adecuado tratamiento de aire comprimido al sistema (corrección por temperatura ambiente, entrada del aire comprimido y presión operativa)
Soluciones prácticas para evitar el efecto del golpe de ariete en las tuberías neumáticas
Válvula de cierre automática KAESER DHS 4.0
Es una válvula con electrónica de control que cierra lentamente para permitir moderar el aumento en la presión cuando las ondas de sobrepresión del condensado regresan del tanque de almacenamiento.
Pueden ser un método efectivo de control y de menor costo de prevención ante el golpe de ariete.
Control maestro SAM 4.0 en los compresores
Los problemas de operación en el arranque de los compresores pueden evitarse incrementando el caudal en la tubería lentamente hasta desalojar los espacios de condensados suavemente. Esto se logra utilizando un control maestro KAESER SIGMA AIR MANAGER SAM 4.0 conectado a los compresores para secuenciar el arranque de los compresores.
Además de obtener una presión adecuada también resultará en menores niveles de potencia durante la operación, y así se conseguirá eficiencia energética en la operación.
Separador tipo centrifugo o tanque húmedo
Lo que hace el tanque es liberar la presión y poder drenar el condensado generado durante la compresión y los cambios de estado, dando una mejor calidad de aire.
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Fotos fuente Kaeser Kompressoren y Trace Hudson en Pexels.com
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Tengo entendido que el golpe de ariete origina falla de sobre presion en valvulas reguladoras de presion en un sistema de aire comprimido. Estoy en lo correcto?
Por favor, necesito asesoria al respecto y de como proteger a mis valvulas reguladoras, tengo instaladas 3 en una red de control con aire comprimido a presion regulada.
Por lo que acabo de leer, deduzco que el golpe de ariete me lo está causando “el condensado” del sistema de Tanque con 2 Compresores del sistema al cual me he conectado.
La instalacion de mi sistema lo tengo realizado abordo de Buque (o Barco).
Estimado Carlos,
Si es correcta tu apreciación de la sobrepresión.
Hay dos causas que la originan:
-Incorrecto dimensionamiento del tratamiento del aire (secador, filtros) o la ausencia del mismo.(Factores de corrección del tratamiento: Temperatura ambiente de la sala, presión operativa y temperatura de entrada de aire comprimido al secador)
-Red de tuberías con acumulación del condensados (efecto de sifón en la red).
En cualquiera de los casos hay que investigar y corregirlas adecuadamente.
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Cordiales saludos de KAESER Compresores de Argentina.
Muy interesante artìculo , en relaciòn a la velocidad del aire comprimido en tuberìas..
Estimado Carlos, muchas gracias por sus comentarios, esto nos motiva a realizar nuevas notas técnicas.
Saludos.