Golpe de ariete en tuberías para vapor: Causas y Efectos

El golpe de ariete en tuberías para vapor, se conoce como el choque hidráulico que se produce en las paredes del conducto cuando el movimiento del líquido es modificado bruscamente y no es solo un problema del sistema; es principalmente un problema de seguridad, ya que de resultar en un nivel severo puede causar fracturas en el sistema, lesiones o pérdida de vidas.

Comprender la naturaleza y la severidad del golpe de ariete en un sistema de vapor y condensado, ayuda al responsable de planta con:     

• La introducción de medidas preventivas en el diseño del sistema
• Puestas en marcha del sistema de vapor
• Programas de mantenimiento y seguridad en las instalaciones

Desafortunadamente, un alto porcentaje de los sistemas de vapor están experimentando algún tipo de golpe de ariete. Muchas veces erróneamente se cree que el golpe de ariete es inevitable y una forma parte natural del comportamiento del sistema. Sin embargo, esto es completamente falso. Si el sistema está diseñado y es operado correctamente, el golpe de ariete en tuberías de vapor no ocurrirá.

Enmarcados en este contexto la idea de este artículo es abordar el golpe de ariete en tuberías de vapor, las causas y efectos que se producen en el sistema para lograr una acertada evaluación de la calidad del sistema de vapor industrial. También entregaremos algunas recomendaciones para minimizar este fenómeno en los componentes del sistema.

El golpe de ariete puede ocurrir en cualquier línea de vapor o condensado. Los efectos pueden ser aún más pronunciados en sistemas heterogéneos o sistemas de condensados bifásicos.

Los sistemas bifásicos de condensados se caracterizan por que contienen dos estados, el líquido (condensado) y vapor, el cual es producto de una caída de presión o descarga de una trampa de vapor, siendo que el condensado está sometido a una temperatura elevada.

La condición bifásica existe en un sistema de vapor donde el condensado coexiste con el vapor generado. Los ejemplos típicos incluyen intercambiadores de calor, tuberías de vapor, líneas de retorno de condensado y, a veces, líneas de descarga de la bomba.

Entonces, cómo se reconoce la presencia de un golpe de ariete? La presencia del golpe de ariete en las tuberías de vapor es cuando las velocidades del agua y el vapor se destruyen por impacto, causando un ruido de explosión acompañado de un movimiento de la tubería. Otra forma de descubrirlo es con el uso de ultrasonido.

Un ejemplo cotidiano de este fenómeno es para cualquier persona que haya vivido en una casa antigua y esté familiarizado con la “explosión” que resuena a través de las tuberías cuando una llave de agua es cerrada repentinamente. Está ante la presencia del golpe de ariete.

Es importante saber que muchas veces el colapso de las burbujas crea un choque térmico que no es escuchado por el operador. Pero, el daño a los componentes de vapor y condensado o mejor dicho el golpe de ariete en tubería de vapor puede estar ocurriendo. Es allí la importancia de inspeccionar y lograr el ahorro de energía en sistemas de vapor con el uso de ultrasonido.

El sonido continuo o audible que acompaña el golpe de ariete en tuberías de vapor debe interpretarse como la forma en que el sistema de vapor está tratando de comunicarse con el personal responsable de la planta. Este ruido audible debería ser interpretado como una señal de alarma de que en el sistema algo está mal y necesita ser corregido.

Tipos de golpe de ariete en tuberías de vapor:

• La introducción de medidas preventivas en el diseño del sistema
• Golpe de ariete impulsado por flujo de vapor: Es un evento de impacto, en donde una bolsa de agua se mueve rápidamente y golpea un objeto estacionario (ejem: una válvula). El intercambio de impulso crea una presión de unos cientos de psi en el área de impacto.
•  Golpe de ariete inducid por condensado: Es el más poderoso de los dos tipos. Es un evento de condensación rápida que ocurre cuando una bolsa de vapor, estando totalmente rodeada por un condensado más frío, colapsa en un estado líquido.

Dependiendo de las presiones y temperaturas involucradas, la reducción en el volumen puede ser de varios cientos a más de mil y el vacío de baja presión resultante permite que el condensado circundante presurizado se precipite, lo que resulta en una tremenda colisión.
Los lugares comunes para buscar ambos tipos de golpe de ariete son líneas de vapor, líneas de trazado de vapor y bobinas de calentamiento de aire.
De no controlarse ambos tipos de golpes de ariete, darán los mismos resultados: daños a las tuberías, accesorios y válvulas, causando fugas y reduciendo la vida útil del sistema de vapor.

Causas de golpe de ariete en tuberías de vapor:

1. Choque hidráulico durante el arranque y parada de la bomba
2. Choque térmico, cuando el vapor colapsa, el agua se acelera en el vacío y el condensado se precipita en la tubería causando así un choque térmico
3. Choque de flujo, por la falta de drenaje adecuado antes de una válvula de aislamiento en la línea de vapor o una válvula de control de vapor
4. Choque diferencial, que ocurre en sistemas bifásicos cuando el vapor y el condensado fluyen en la misma línea, pero a diferentes velocidades