Influencia del Material de la Conducción en el Desarrollo del Golpe de Ariete

Abstract

El Golpe de Ariete o Martillo Hidráulico es un fenómeno transitorio que se conoce desde hace tiempo. Se caracteriza básicamente por fluctuaciones de presión al aplicar una perturbación al sistema. Estas perturbaciones pueden ser accidentales o programadas y la respuesta del fluido se manifiesta en oscilaciones de periodo fijo de estas variables, que se dan en un tiempo acotado y pueden ser tan amplias como para invalidar los supuestos de homogeneidad y continuidad del modelo fluidodinámico.
Los esfuerzos en investigación han sido puestos durante las últimas décadas en describir la relación de factores como el tiempo de cierre del dispositivo de control o el efecto de la fricción en el desarrollo del fenómeno. Sin embargo, las fluctuaciones mencionadas no involucran al fluido solamente, las paredes de la conducción ejercen también efectos en el transitorio. Menos estudiada ha sido su vinculación con factores como la elasticidad y el módulo de rigidez del material del conducto.
El fenómeno ha sido analizado en un sistema simple, reservorio-conducción-válvula. Se ha desarrollado un algoritmo para la resolución del modelo del transitorio aplicando el Método de las Características, que permite predecir las presiones instantáneas en la conducción en función del tiempo de cierre y de las propiedades elásticas del material del conducto.
Se ha resuelto el modelo paralelamente aplicando la Transformada de Laplace y los postulados de Cauchy, para corroborar la validez del algoritmo numérico. Los resultados han sido validados con registros experimentales.
Se encontró una relación determinante de las propiedades del material del conducto con los parámetros de onda. El algoritmo desarrollado posibilitó cuantificar esta relación. Los resultados obtenidos describen variación de la amplitud de la onda en función del Módulo de Young, que se identifica con el Módulo de Rigidez, parámetro que depende del material del conducto.