Un transmisor de presión puede llevar meses registrando valores perfectamente normales mientras la instalación sufre golpes de ariete constantes. El equipo no tiene por qué estar mal calibrado ni mal instalado. Simplemente puede no tener suficiente velocidad de respuesta para detectar un fenómeno que dura apenas milisegundos.
Qué es un golpe de ariete y por qué puede dañar una instalación
Un golpe de ariete se produce cuando un fluido en movimiento se ve obligado a detenerse o cambiar de velocidad de forma brusca. Puede ocurrir, por ejemplo, al cerrar rápidamente una válvula, detener una bomba o producirse un cambio repentino en las condiciones de circulación.
El fluido que circulaba por la tubería posee energía cinética. Cuando ese movimiento se interrumpe de forma abrupta, esa energía no desaparece instantáneamente: se transforma en una onda de presión que se propaga a través del fluido y de la instalación.
La onda puede reflejarse en válvulas, cambios de sección, depósitos y otros puntos de la red antes de disiparse. Aunque el fenómeno sea muy breve, el pico de presión generado puede ser significativamente superior a la presión normal de funcionamiento y repetirse cada vez que se producen determinadas maniobras.
El golpe de ariete puede durar solo unos milisegundos. Su efecto sobre la instalación puede acumularse durante años.
El problema de medir un fenómeno más rápido que el sensor
La instrumentación de presión suele seleccionarse teniendo en cuenta variables fundamentales como el rango de medida, la precisión, la compatibilidad con el medio o las condiciones ambientales. Sin embargo, en procesos donde pueden producirse cambios muy rápidos, existe otra característica que puede ser igual de importante: la velocidad de respuesta.
Si un transmisor actualiza su valor unas pocas veces por segundo, entre una lectura y la siguiente pueden producirse eventos que nunca llegan a quedar registrados. El sistema puede mostrar una presión estable y aparentemente correcta aunque, entre muestras, se estén produciendo picos muy superiores al valor observado.
Por este motivo, no basta con preguntar cuál es la presión máxima habitual del proceso. También hay que analizar cómo cambia esa presión y a qué velocidad pueden producirse los transitorios.
Rango y precisión no siempre son suficientes
Dos transmisores pueden tener el mismo rango de presión y una precisión similar, pero comportarse de forma completamente diferente ante un transitorio rápido. Si uno de ellos tiene una respuesta más lenta, puede ofrecer una lectura correcta del estado estable del proceso y, al mismo tiempo, no registrar nunca los picos que provocan el problema.
En estas aplicaciones entran en juego parámetros como la frecuencia de respuesta, el ancho de banda del sensor y la capacidad del sistema completo para adquirir y transmitir los datos con la velocidad necesaria.
Un sensor capaz de responder rápidamente tampoco aportará toda la información disponible si la adquisición, el PLC o el sistema de registro reducen posteriormente la frecuencia de muestreo. Para detectar un transitorio, toda la cadena de medida debe ser capaz de seguirlo.
Un dato puede ser preciso y, aun así, no servir para diagnosticar el problema. Si el evento ocurre entre dos muestras, para el sistema de medida nunca ha existido.
Dónde suelen generarse los picos de presión
Los transitorios de presión suelen estar relacionados con puntos donde el movimiento del fluido cambia rápidamente. Algunos de los escenarios más habituales son:
- Cierre rápido de válvulas.
- Arranque o parada de bombas.
- Apertura y cierre rápido de electroválvulas.
- Cambios bruscos de caudal.
- Actuación de válvulas antirretorno.
- Cambios rápidos en la velocidad de sistemas de bombeo.
Cada instalación tiene una dinámica propia. La longitud de las tuberías, el material, el diámetro, la velocidad del fluido y la disposición de válvulas y equipos condicionan cómo se propaga y refleja la onda de presión.
Por qué el problema puede pasar desapercibido durante meses
Una de las dificultades de los golpes de ariete es que la instalación puede continuar funcionando aparentemente con normalidad. El valor medio de presión puede mantenerse dentro del rango previsto y los instrumentos convencionales pueden no mostrar ninguna anomalía.
Mientras tanto, los componentes están sometidos a esfuerzos repetitivos. Dependiendo de su intensidad y frecuencia, estos picos pueden contribuir al desgaste prematuro de juntas y válvulas, generar fugas o favorecer daños por fatiga.
Cuando finalmente aparece una avería, puede resultar difícil relacionarla con un fenómeno transitorio que nunca quedó registrado. Por eso, en aplicaciones críticas, la monitorización no debe limitarse únicamente al valor medio o a las condiciones normales de funcionamiento.
El valor medio puede estar dentro de rango mientras la instalación sufre sobrepresiones repetidas. Medir únicamente el estado estable puede ocultar el origen real de una avería.
Proteger la instalación y validar que la protección funciona
Existen diferentes medidas para reducir el efecto de los transitorios de presión. Dependiendo de la aplicación pueden utilizarse válvulas con estrategias de cierre adecuadas, amortiguadores, acumuladores, depósitos de compensación u otras soluciones diseñadas para limitar la magnitud de la onda.
Pero instalar una medida de protección no significa automáticamente que el problema haya desaparecido. Para comprobar su eficacia es necesario conocer qué ocurre realmente en la instalación antes y después de aplicar la solución.
Aquí la instrumentación vuelve a ser fundamental. Un sistema de medida capaz de registrar el evento con suficiente resolución permite localizar los puntos críticos, analizar cuándo se producen los picos y comprobar si las medidas adoptadas están reduciendo realmente la sobrepresión.
La selección del instrumento debe partir de cómo se comporta el proceso
Seleccionar un transmisor de presión únicamente a partir del rango nominal puede ser suficiente para procesos estables, pero no siempre para aplicaciones donde existen cambios rápidos o fenómenos transitorios.
En Dtisa trabajamos soluciones de instrumentación industrial para la medida de variables de proceso como presión, temperatura, caudal y otras magnitudes, ayudando a seleccionar la tecnología y las características de medida adecuadas para cada aplicación.
Porque antes de preguntar qué precisión necesita un instrumento, en determinados procesos conviene responder primero a otra cuestión: ¿es capaz de medir lo suficientemente rápido para detectar lo que está ocurriendo?
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