Problemas de golpe de ariete en tuberías de vapor

El golpe de ariete en tuberías de vapor es el choque que se produce en las paredes del conducto cuando el movimiento del líquido es modificado bruscamente. Cuatro condiciones han sido identificadas como causas violentas de reacciones del golpe de ariete en tuberías de vapor:

Choque hidráulico, un pequeño porcentaje de los problemas de golpe de ariete en tuberías de vapor es causado a medida que la bomba arranca y se detiene, ocurriendo un choque hidráulico, ya que el flujo se detiene rápidamente y las válvulas de retención restringen el flujo en una dirección.
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 reconocido por un sonido audible de ping. Los cambios de temperatura causan que el agua se expanda o se contraiga, afectando también la presión. Las presiones máximas experimentadas en un sistema de tuberías son frecuentemente el resultado de la separación de una columna de vapor, la cual es causada por la formación de paquetes vacíos de vapor cuando la presión cae tan baja que el líquido se vaporiza. Las presiones dañinas pueden ocurrir cuando estas cavidades se colapsan.
Choque de flujo, es más comúnmente causado por la falta de drenaje adecuado delante de una válvula de aislamiento de la línea de vapor o una válvula de control de vapor. Una vez abierta una válvula la masa del condensado fluye a través de la tubería y puede ocurrir el golpe de ariete debido a que el condensado cambia de dirección repentinamente posiblemente por la presencia de un codo o válvula en la línea.
Choque diferencial, suele darse como en el choque de flujo, que ocurre en sistemas bifásicos. Sucede siempre que el vapor y el condensado fluyen en la misma línea, pero a diferentes velocidades. Esto se ve comúnmente en el condensado de las líneas de retorno.

El drenaje principal de vapor es una de las aplicaciones más comunes para purgadores de vapor. Es importante que se elimine el agua de la red de vapor lo más rápido posible, por razones de seguridad y para permitir una mayor eficiencia de la planta.

Efectos del golpe de ariete en tuberías de vapor:

Contrae los elementos en todos los diseños de las trampas de vapor.
Agrieta los cuerpos de trampa de vapor.
Ocasiona ruptura y daños irreversibles en las tuberías y accesorios del sistema de vapor.
Causa fallas en las válvulas de control, retención y alivio.
Causa fallas del tubo en el equipo del intercambiador de calor.
Fractura las soldaduras de tubería e incluso estalla los propios sistemas de tubería.
Falla de soportes en la tubería de vapor.

9 Formas para evitar los problemas de golpe de ariete en tuberías de vapor:

Proporcionar un drenaje adecuado evita el golpe de ariete completamente, para ello se deben tomar las medidas de seguridad necesarias para que el agua (condensado) se drene antes de que se acumule en una cantidad suficiente como para que el vapor la recoja.
Incorporar procedimientos de operación documentados que sirvan de pasos a seguir por ele personal de la planta durante los arranques y paradas del sistema de vapor. Es clave capacitar al personal técnico responsable de la planta y los operadores en la aplicación de estos procedimientos.
Mejorar la calidad del vapor, manteniendo el vapor lo más seco posible en todo momento. Esto puede lograrse instalando sistemas para recuperar condensado aguas arriba en los medidores y cualquier otro componente crítico del sistema de vapor.
Evitar que las velocidades del vapor se vuelvan excesivas como resultado de las modificaciones del sistema. Cuanto mayor sea la velocidad, mayor será la fuerza de impacto durante un evento impulsado por flujo de vapor.
Instalar una válvula de control de contrapresión en la tubería de vapor para evitar que la presión dentro de la caldera se reduzca.
Implantar los purgadores de vapor según las necesidades de la planta y diseñar la tubería con el objetivo de incluir un sistemas de derivación que permitan un calentamiento y presurización gradual al arrancar, evitando caer en el diferencial de presión.
Corregir cualquier aparición de hundimiento de la tubería y aislamiento faltante, mojado o dañado que podría causar la acumulación de condensado y exceder la capacidad del purgador de vapor.
Instalar válvulas de retención después de los purgadores, ya que de otro modo se permitiría que el condensado se introdujera de nuevo en la línea de vapor o la planta durante las paradas.
Inclinar las líneas de vapor de forma descendente en la dirección del flujo, con puntos de purga instalados a intervalos regulares y en los puntos bajos.

Considerar estas acciones como medidas para evitar el golpe de ariete en tuberías de vapor es una forma de también de lograr la optimización y control de costes de energía en sistemas de vapor industrial. Si desea recibir información relevante de este tipo de contenido le invitamos a suscribirse al Newsletter de vapor para la Industria.