Golpe de ariete en tuberías de transferencia de agua.

Hola y bienvenidos a Controlling Water, un espacio para hablar sobre caudalímetros y perspectivas interesantes sobre la industria del agua. En cada episodio conversamos con profesionales del sector especializados en todo lo relacionado con válvulas, caudalímetros y mejores prácticas en el ámbito del agua. Hoy estamos con Colin Kirkland de BERMAD Australia, quien es uno de los ingenieros de BERMAD AU. Colin cuenta con más de 30 años de experiencia en la industria trabajando en tuberías que pueden estar sujetas a golpes de ariete.

Colin, estoy muy entusiasmado de hablar contigo sobre este tema hoy. El golpe de ariete es un tema y un área de la que escuchamos mucho, y también es algo que puede tener enormes repercusiones y consecuencias si no se gestiona bien, o si no se previene o detiene. Antes de entrar en algunos detalles sobre el golpe de ariete, ¿puedes contarnos qué es realmente el golpe de ariete?

Bueno, el golpe de ariete es un fenómeno que ocurre cuando se observa un aumento muy rápido y repentino de la presión, mucho mayor de lo que normalmente se esperaría en una tubería, generalmente causado por un cambio rápido de caudal en la tubería.

Una manera muy sencilla de explicar esto es con una situación doméstica. En nuestra casa, sé lo que sucede. Cuando ponemos en marcha la lavadora y la válvula solenoide se abre, el agua entra en la lavadora; cuando el agua alcanza un cierto nivel, esa válvula solenoide se cierra y se escucha un golpe, y eso ocurre porque hay un cambio rápido de caudal, ya que la válvula se cierra instantáneamente, la presión se acumula y sacude las tuberías.

Así que ese es un pequeño ejemplo doméstico de golpe de ariete y se puede modificar. Pero lo mismo ocurre en tuberías muy grandes, donde puede haber una mina o un suministro de agua, con consecuencias bastante serias porque hay toneladas y toneladas de agua en movimiento potencialmente.

No hay duda. Vaya.

Entonces, cuando ocurre esta condición de golpe de ariete en una tubería, ¿cuáles son algunas de sus consecuencias? ¿Y también es peligrosa?

Sin duda puede ser peligroso. Sí. Dependiendo del material de la tubería que tengas, estas ondas de presión pueden recorrer la tubería a velocidades muy altas. Por ejemplo, en tuberías metálicas, donde son muy, muy rígidas, puede alcanzar hasta mil metros por segundo. Así que podrías tener un pico en una estación de bombeo y, un segundo después, el kilómetro de aire, esa onda de presión se transmite por ahí. Así que resuena en toda la red. Lo importante es que, cuando ves estos picos de presión, la red debe ser capaz de soportarlos; ahora bien, como cualquier otra cosa, si fatigas constantemente un sistema presurizándolo a un nivel peligroso, puede fallar.

He estado en estaciones de bombeo donde me he sentado en la estación y han apagado las bombas. Y da bastante miedo cuando escuchas que la válvula antirretorno se cierra y oyes ese golpe enorme, todo tiembla y es algo realmente peligroso. Así que hemos tenido casos en los que, si los productos fallan por fatiga y por presiones excesivas, eso también puede ser peligroso para los operadores. Así que sí, puede ser bastante aterrador.

Por supuesto. Vaya, qué interesante. Entonces, ¿cuáles son los lugares más comunes donde ocurre el golpe de ariete en una tubería de suministro de agua? ¿Podemos hablar de eso?

Normalmente, esto ocurrirá en aproximadamente tres lugares diferentes, Sarah, así que en cualquier sitio donde el flujo de agua cambie rápidamente, es donde esto va a suceder.

Así que si pensamos en una estación de bombeo que impulsa agua a un depósito, cuando la bomba se detiene, es cuando el flujo cambia instantáneamente. Ahora bien, si la bomba desacelera y se detiene muy lentamente, no se produce el golpe de ariete, pero si se detiene de golpe, ahí es donde lo vemos. O puede ocurrir, por ejemplo, si estás bombeando a un depósito, que haya una válvula en el depósito que, si se cierra demasiado rápido, va a generar ese golpe de ariete, igual que el efecto de la lavadora.

O podría ser que incluso tengamos una situación en la que la tubería esté parcialmente vacía y se arranque la bomba, y esas columnas de agua se encuentren. Y cuando ambas se juntan, generan un cambio rápido en el flujo, y eso puede provocarlo ahí. Incluso he estado en tuberías donde he escuchado a los operadores salir corriendo del lugar porque cerraron la válvula demasiado rápido y escucharon las ventosas gritar. Y esa no es una buena situación. Estas situaciones ocurren y la gente no está muy segura de por qué suceden, pero pueden ocurrir en varios puntos a lo largo de la tubería.

Debe ser muy aterrador escuchar eso en el sitio y luego tener que correr.

Bueno, puede suceder, y ese fue un caso real que tuvimos en una tubería donde una válvula mariposa de un metro de diámetro se cerró demasiado rápido, y la ventosa junto a ella entró en un vacío masivo; los operadores podían escuchar cómo se aspiraba una gran cantidad de aire y salieron corriendo del lugar porque pensaron que algo iba a explotar. Y no fue bueno.

En absoluto.

Entonces, habiendo entendido las áreas que generan estos problemas de golpe de ariete, ¿cómo aborda Bermad la corrección de las soluciones?

Hay dos maneras de verlo, Sarah. Puedes ver qué está generando el problema e intentar rectificarlo. Por ejemplo, si la estación de bombeo era la que generaba el problema, porque cuando apagaban la bomba, se apagaba en dos segundos y solían ver una gran cantidad de golpe de ariete en la estación de bombeo.

¿Qué podríamos hacer? Podríamos extender el tiempo de funcionamiento de la bomba para que se apague en 30 o 40 segundos y así reducirlo. O podríamos decir, bueno, pongamos una solución rápida y coloquemos una válvula de alivio de presión para que, si la presión aumenta cuando la apagamos demasiado rápido, pueda liberar.

Así que es cuestión de dos cosas: veamos cuál es el problema e intentemos corregirlo, o pongamos una solución rápida para reaccionar ante él.

Correcto.

La lógica entre elegir una u otra opción es la naturaleza práctica de la situación. Puede resultar muy costoso implementar una solución para evitar que la bomba se detenga muy lentamente. Tal vez tengamos que instalar una válvula de control de bomba que podría costar $20,000, o podrían decir, mira, Colin, solo nos quedan cinco años en esta mina. Mejor pongamos una válvula de alivio que pueda eliminar ese pico. Déjalo así. Eso podría costar $3,000. Así que se trata de la practicidad y el costo de lo que estamos considerando, pero lo analizamos de ambas maneras: intentar solucionar el problema antes de que ocurra o reaccionar cuando sucede.

Definitivamente. Y supongo que siempre dependería de la situación en cuestión.

Totalmente, y también la aplicación, Sarah.

Así que podría ser que estés haciendo esto en una propiedad de riego donde el productor de riego está gastando su propio dinero, y, ya sabes, la finca podría querer una solución económica que no sea demasiado costosa, pero que lo resuelva, o podría ser una mina donde estás a dos kilómetros bajo tierra. Y cuando apagan esa bomba, es realmente peligroso. Los operadores allá abajo quieren la mejor solución posible que lo arregle. También podría ser que el suministro de agua, donde tenemos el 40% del agua para una ciudad importante, no queremos que eso falle. Así que pongamos el sistema más robusto posible para mantenerlo. Es decir, cada caso requiere su propia solución.

Definitivamente. Definitivamente.

Tomemos un breve descanso antes de volver para conversar sobre cómo minimizar el golpe de ariete en instalaciones complejas con topografía variable,

Estás escuchando Controlling Water, el pódcast de Bermad. Tu fuente principal de información sobre todo lo relacionado con tecnología del agua, válvulas y caudalímetros. Para obtener más información sobre cualquiera de los productos o temas tratados en este episodio, además de una amplia gama de recursos y artículos diseñados para apoyarte como profesional del agua, visita https://www.bermad.com.au. Ahora, volvemos al programa.

Entonces, entendiendo estos dos enfoques generales para solucionar el problema, ¿por dónde empiezas a ver cuál podría ser la mejor solución?

Sí. Desde nuestra perspectiva, no somos consultores. Somos una empresa de ingeniería que produce soluciones que podemos instalar en tuberías. Por supuesto, una empresa puede acudir a un consultor independiente. Y hoy en día, Sarah, existen muchos programas de modelado de dimensionamiento como Bentley, Hammer, K Y Pipe, High Trend, hay muchos. Pero lo que permiten estos programas de modelado es ingresar con precisión los datos de la bomba, la tubería y la red, y ver realmente qué sucede si detengo la bomba en 10 segundos o en dos segundos. O si tengo una falla de energía y la bomba se detiene instantáneamente, esto es lo que ocurrirá. Y entonces pueden identificar y ver cómo va a afectar al sistema y hacer sugerencias. Puede que quieran instalar un tanque de búsqueda. Puede que quieran poner una válvula de alivio de presión o una válvula de alivio anti-golpe de ariete, o tal vez quieran instalar una válvula de control de bomba; hay muchas, muchas formas diferentes de abordarlo.

Así que, desde nuestra perspectiva, tenemos casi 30 años de experiencia en Australia haciendo esto. Aunque no realizamos el modelado, trabajamos con los modeladores para mostrarles cómo van a responder las válvulas y hacer ese trabajo. Pero también tenemos mucha experiencia práctica. Así que ponemos en marcha muchas de nuestras válvulas. Las diseñamos y nos aseguramos de que funcionen y las vemos en acción. Por lo tanto, el modelado y la experiencia real son dos cosas completamente diferentes. Y a veces verás un informe de un modelador que simplemente no parece correcto. Y generalmente es porque los datos de entrada son incorrectos, y nosotros tenemos esa experiencia para poder compartirla y así lograr la mejor solución posible.

Así que, desde nuestra perspectiva, lo vemos desde la experiencia. Sabemos normalmente qué funciona y, si quieres respaldarlo, tienes ese software. También puedes acudir a empresas en conjunto.

Es un punto realmente interesante el que mencionas sobre la capacidad de señalar un posible error en el software de modelado gracias a los años de experiencia. También parece que hay un gran valor en poder superar los puntos ciegos, ya sea a través del software y la posibilidad de emular situaciones, o al saber que algo no se ve bien y entender por qué.

Y tienes mucha razón en eso, Sarah, porque lo que muchos de estos programas asumen es que la tubería está completamente llena de agua, ya que el agua es incompresible. Pero si hubiera bolsas a lo largo de la tubería que contuvieran aire, ese aire sí es compresible y puede acentuar ciertas áreas en diferentes ubicaciones.

Así que se están haciendo muchas suposiciones. Y mira, el software tampoco es perfecto, pero ha avanzado muchísimo y lo que vemos que sale de ahí y los informes son fantásticos, sabes, cuando se hace bien, pero no se trata solo de tener el software, sino de contar realmente con el ingeniero que entiende el software y sabe cómo ingresar los datos correctos. Y eso requiere mucha experiencia. Por eso eso se deja a los especialistas que se dedican a ello, no a mí, pero muchas veces la parte práctica y operativa también ayuda y contribuye a encontrar una buena solución. Porque la solución podría no ser práctica.

Muy cierto. Es realmente interesante que hayas mencionado las válvulas de alivio de aire. Hemos hablado de eso muchas veces y, sin duda, hemos discutido los beneficios de ingeniería y algunos de los problemas de golpe de ariete relacionados con el uso de válvulas de alivio de aire. ¿Las ventosas en la tubería previenen el golpe de ariete en la red?

Sí y no. Cuando usas ese software de modelado, las ventosas típicas de alivio de aire, y estamos hablando de una ventosa trifuncional, eso significa que si tuviéramos una válvula de 80 milímetros, tendría un orificio de 80 milímetros para la entrada de aire y un orificio de 80 milímetros para la descarga. Algunas ventosas, si hay separación de columna —es decir, cuando la presión se vuelve negativa o se introduce una gran cantidad de aire y luego las columnas de agua se vuelven a unir— pueden generar golpes de ariete localizados en puntos estratégicos. Así que son muy buenas para proteger la tubería contra el vacío. Muy buenas para evacuar el aire, pero con el producto equivocado y la aplicación incorrecta, pueden empeorar la situación. Por eso existen productos en el mercado hoy en día, como las válvulas de prevención de llenado rápido (RFP en frío), las ventosas anti-golpe de ariete o las ventosas de prevención de sobrepresión; lo que hacen básicamente es permitir la entrada de grandes cantidades de aire en la tubería, pero dejan salir el aire a una velocidad más lenta y controlada.

Correcto.

Y hay varias formas en que realmente lograron esa función, pero son muy seguras y pueden modelarse de manera muy simple y sencilla en este programa también.

Qué interesante. Entonces, Colin, ¿por dónde deberían empezar las personas cuando están considerando cómo solucionar un problema de golpe de ariete?

Bueno, depende de la aplicación y de su complejidad. Lo que siempre intentamos hacer, si vienen a nosotros en BERMAD Australia, es que no proporcionamos este software de modelado, pero sí ofrecemos 30 años de experiencia y hacerlo bien. Sin duda podemos darles asesoramiento sobre qué está generando el problema. Y solemos decir que cuando vamos a los sitios a veces, o lo discutimos por teléfono o por videollamada por Zoom o lo que sea. Y podremos proponer lo que creemos que es una solución. Podremos darles algunos consejos sobre cómo instalarlo, cómo va a funcionar y también asesorarles que, si realmente quieren modelarlo y acudir a una empresa independiente, podemos mostrarles cómo funciona y ellos pueden comprobarlo. Así que muchas veces, antes de comprar algo, quieres saber si realmente va a funcionar.

Bueno, damos muchas referencias de trabajos que hemos realizado y hemos compartido muchos trabajos que han funcionado bien y otros que no tanto, y tenemos la experiencia. Lo más importante, Sarah, porque se aprende mucho de los errores y a veces se hacen suposiciones que son incorrectas. Y eso es porque no vemos lo que realmente está bajo tierra. No sabemos si el material de la tubería era acero o PVC. Y eso influye en cómo reacciona la válvula, la velocidad, etcétera. Así que es un tema bastante complejo, pero ¿por dónde empezar?

Somos un muy buen punto de partida para poder iniciar esa conversación, sin duda.

Fantástico. Me alegra escucharlo.

Colin, gracias por acompañarme hoy. Ha sido una excelente conversación sobre el golpe de ariete.

Eso es genial. Gracias.

Para obtener más información sobre la industria del agua, incluidos productos, consejos, instalaciones, operación y técnicas de mantenimiento, visita Bermad.com.au y suscríbete a nuestro boletín informativo del sector. Te unirás a más de 3000 profesionales del sector y aprenderás del experimentado equipo de especialistas de Bermad. Gracias por acompañarnos en este episodio de Controlling Water. Para más episodios, recursos y cómo hacerlo, visita Bermad.com.au