From Wikipedia, the free encyclopedia
El cop d'ariet o Impuls de Jukovski, anomenat així per l'enginyer rus Nikolai Jukovski, és juntament amb la cavitació el principal causant d'avaries a les canonades i instal·lacions hidràuliques.
El cop d'ariet s'origina pel fet que el fluid és lleugerament elàstic (tot i que en diverses situacions es pot parlar de fluid no compressible). En conseqüència, quan es tanca bruscament una vàlvula o una aixeta instal·lada a l'extrem d'una canonada de certa longitud, les partícules de fluid que s'han detingut són empeses per les que venen immediatament darrere i que segueixen encara en moviment. Això origina una sobrepressió que es desplaça per la canonada a una velocitat que pot superar la velocitat del so en el fluid. Aquesta sobrepressió té dos efectes: comprimeix lleugerament el fluid, reduint el seu volum, i dilata lleugerament la canonada.
Quan tot el fluid que circulava per la canonada s'ha detingut, cessa l'impuls que la comprimia i, per tant, aquesta tendeix a expandir-se. D'altra banda, la canonada que s'havia eixamplat lleugerament tendeix a reprendre la seva dimensió normal. Conjuntament, aquests efectes provoquen una altra ona de pressió en el sentit contrari. El fluid es desplaça en direcció contrària però, en estar la vàlvula tancada, es produeix una depressió pel que fa a la pressió normal de la canonada. Al reduir la pressió, el fluid pot passar a estat gasós formant una bombolla mentre que la canonada es contrau. En arribar a l'altre extrem de la canonada, si l'ona no es veu dissipada, per exemple, amb un dipòsit a pressió atmosfèrica, es reflectirà sent mitigada progressivament per la mateixa resistència a la compressió del fluid i la dilatació de la canonada.
Si el tancament o obertura de la vàlvula és brusc, és a dir, si el temps de tancament és menor que el temps que triga l'ona a recórrer la canonada d'anada i tornada, la sobrepressió màxima es calcula com
,
on:
Així mateix, la velocitat de l'ona es calcula com:
on:
Per al cas particular de tenir aigua com a fluid:
Aquesta expressió s'arriba a la fórmula de Allievi:
on s'introdueix una variable (lambda) que depèn del material de la canonada, i com a referència es dona el següent valor:
El problema del cop d'ariet és un dels problemes més complexos de la hidràulica, i es resol generalment mitjançant models matemàtics que permeten simular el comportament del sistema.
Les bombes d'ariet funcionen gràcies a aquest fenomen.
Aquest fenomen és molt perillós, ja que la sobrepressió generada pot arribar a entre 60 i 100 vegades la pressió normal de la canonada, ocasionant la destrucció dels accessoris instal·lats en els extrems (aixetes, vàlvules, etc.).
El cop d'ariet ha provocat accidents molt seriosos, com el que va ocórrer el 17 d'agost del 2009 a la central hidroelèctrica de Sayano-Shushenskaya, a Russia, on van morir 75 persones [1]
La força del cop d'ariet és directament proporcional a la longitud del conducte, ja que les ones de sobrepressió es carregaran de més energia, i inversament proporcional al temps durant el qual es tanca la clau: com menys dura el tancament, més fort serà el cop.
El cop d'ariet fa malbé el sistema de proveïment de fluid, de vegades fa rebentar canonades de ferro colat, eixampla les de plom, arrenca colzes instal·lats, etc.,
Per evitar aquest efecte, hi ha diversos sistemes:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
