Golpe de Ariete: El Mecanismo
El golpe de ariete generado en líneas de distribución de vapor y de recuperación de condensado usualmente se clasifica en dos categorías principales:
- Ocasionado por condensado a alta velocidad golpeando contra la tubería, etc.
- Ocasionado por la condensación repentina del vapor, lo que produce paredes de condensado que chocan unas con otras.
Golpe de Ariete Ocasionado por Condensado a Alta Velocidad
Perdidas de calor por radiación ocasiona que se forme condensado dentro de la tubería de transporte de vapor. El vapor fluyendo a grandes velocidades dentro de estas tuberías arrastra el condensado y forma olas. De esta turbulencia, se empiezan a formar gradualmente los proyectiles de condensado y son arrastrados conjuntamente con el vapor. Esto es algo similar a las grandes olas formadas por un fuerte viento.
En este caso, el golpe de ariete ocurre cuando estos proyectiles de condensado golpean una válvula o un codo durante su viaje a través de la tubería.
Golpe de Ariete Ocasionado por la Repentina Condensación del Vapor
Cuando el vapor pierde su calor, este se convierte en condensado, el cual posee un volumen especifico 1000 veces menor que el del vapor. Así que cuando el vapor entra en contacto con un condensado mas frío hace que el vapor se condense, su volumen es reducido instantáneamente
Durante el proceso de condensación, el espacio ocupado por el vapor se convierte momentáneamente en vacío y el condensado dentro de la tubería sucumbe hacia este vacío. Esta es la segunda forma del golpe de ariete, el cual sucede cuando estas olas de condensado sucumben al vacío y chocan unas con otras.
En resumen, es peligroso para las tuberías contener una mezcla de vapor y condensado. Es la forma en la que se produce, sin embargo, en tuberías de recuperación de condensado y sistemas similares, el lugar en el cual se hace mas difícil de resolver.
Nótese que este tipo de golpe de ariete no se limita a sistemas de recuperación de condensado, si no que también ocurre en líneas de distribución y en equipo usuario de vapor.
Grandes impactos pueden suceder en ambos tipos de golpe de ariete antes mencionados; sin embargo, estos impactos suceden con mucha mayor frecuencia en el segundo caso.
Como afecta al golpe de ariete la temperatura de condensado?
Anteriormente se creía que la baja temperatura del condensado, mayor seria el golpe de ariete resultante. Sin embargo, experimentos realizados por TLV revelaron un hecho sorprendente. Se descubrió que los impactos mas severos del golpe de ariete ocurren cuándo la temperatura del condensado es ligeramente la temperatura del vapor.
Especialmente, que a una temperatura de vapor de 100ºC, se encontró que el condensado entre la temperatura de 80ºC y 70ºC ocasiono un golpe de ariete a una mayor escala que un condensado de entre 50ºC y 60ºC.,
De hecho, el impacto ocasionado por el golpe de ariete puede ser calculado matemáticamente, y los resultados de dichas calculaciones muestran una fuerte relación entre la intensidad del golpe de ariete y el volumen de la condensación del vapor (=llamadas ”bolsas de vapor”)
Observando mas de cerca la grafica, se pueden identificar tres zonas con temperatura de condensado:
- En la parte izquierda de la grafica, el vapor entra en contacto con el condensado frío e inmediatamente se condensa. En este caso, la condensación se presenta en una escala de pequeñas burbujas de vapor y no se logran formar las 'bolsas de vapor' de gran tamaño, por lo tanto solo ocurre un pequeño golpe de ariete.
- La sección media es de mayor preocupación. Debido a la diferencia de temperatura relativamente pequeña de 20-30°C entre el condensado y el vapor, el vapor no se condensa por completo al mismo tiempo, si no que gradualmente. Mientras que el proceso lento de condensación ocurre, este alcanzara un punto en el que repentinamente todo el vapor se condense. La tardanza creada entre el momento en el que el vapor entra en contacto con el condensado y el momento en el que se condensa repentinamente es lo que permite la formación de bolsas de vapor de mayor tamaño, y por lo tanto un golpe de ariete de mayor tamaño.
- En la parte derecha de la grafica, el vapor entra en contacto con condensado de la misma temperatura. En este caso, el vapor no se condensa de manera instantánea y no se presenta el golpe de ariete. Esto puede ser confirmado por el hecho de que el golpe de ariete no se presenta exactamente a la salida de la trampa de vapor en donde el condensado y el vapor flash de la misma temperatura están presentes al mismo tiempo.
Sabemos que condensado de entre 70°C y 80°C puede ocasionar un incremento en el tamaño de las 'bolsas de vapor' y con esto generar el golpe de ariete mas severo. Así que; que desata el proceso?, Averígüelo en Golpe de Ariete: Causa y su Locación.
