Golpe de Ariete: Mecánica de la onda de choque y amortiguadores de pistón
Fórmula de Joukowsky para el cálculo de sobrepresión transitoria generada por electroválvulas de lavadoras y monomandos. Cómo instalar amortiguadores mecánicos.
El golpe de ariete (o choque hidráulico) es una onda de choque acústica y mecánica de sobrepresión destructiva que se propaga a gran velocidad a través de la red de tuberías cuando el flujo de agua se detiene de forma instantánea.
Ocurre habitualmente con el cierre brusco de grifos monomando de palanca rápida o por la activación de electroválvulas solenoides en lavadoras y lavavajillas, cuyo tiempo de obturación es inferior a 0.05 segundos.
La sobrepresión generada (DeltaP) se calcula mediante la ley de Joukowsky: DeltaP = rho x a x Deltav, donde rho es la densidad del agua (1.000 kg/m³), a la celeridad de propagación de la onda acústica en el fluido encamisado en la tubería (habitualmente entre 1.000 y 1.200 m/s en tubos metálicos rígidos y unos 300-500 m/s en PEX flexible), y Deltav la variación de velocidad.
En una instalación doméstica con una velocidad de flujo de 2 m/s, el cierre instantáneo genera un pico transitorio de sobrepresión que puede superar los 25 bar de golpe, deformando soldaduras de estaño en tuberías de cobre, agrietando manguitos flexibles de sanitarios y descalibrando manómetros de calderas.
Para neutralizarlo, se deben instalar amortiguadores de golpe de ariete (anti-hammer arresters) de fuelle o pistón precargado con gas inerte directamente en la toma de alimentación del electrodoméstico o al final de las ramas largas de distribución.
Nota de Verificación Hidráulica
Los cálculos aplican el régimen turbulento (Re > 4.000) característico de las redes domésticas a temperaturas entre 10°C y 60°C. En conducciones de agua caliente sanitaria (ACS), la menor viscosidad cinemática del agua caliente reduce ligeramente la pérdida de fricción respecto al agua fría.