Universidad Politécnico Santiago Mariño

Ingeniería CivilExtensión Barquisimeto

FUNDAMENTOS Y CONTROL DE LA SOBREPRESION EN

TUBERIAS

Mario Fajardo18.802.407

FLUIDOS ll

Fundamentos y control de la sobrepresión en tuberías

Para saber el control de la sobrepresión en las tuberías podemos analizar de manera explícita lo que consiste el golpe de ariete, ya que los sistemas hidráulicos a presión están sujetos a cambios bruscos y repentinos en la operación de algún elemento, como cambios accidentales o planeados en la apertura de las válvulas, accionamiento o detención de unidades de bombeo o cambios en el nivel de tanques o recipientes a presión. En sus condiciones hidráulicas debido a los requerimientos de operación típicos del sistema y a situaciones de emergencia. Es allí donde tomamos en cuenta el fenómeno del golpe de ariete, ya que pueden producirse grandes variaciones de presión en poco tiempo debido al choque que se produce sobre las paredes de un conducto cuando el movimiento del líquido es modificado bruscamente. Además es importante tener en cuenta que es utilizable porque en la ingeniería hidráulica se diseñan las secciones de las tuberías.

El golpe de ariete nos permite determinar el tiempo y secuencia de cierre de las válvulas, el espesor y material de las tuberías y el rating de válvulas y accesorios, así como los dispositivos de alivio que requiera el sistema. Para sistemas de tuberías existentes, el análisis permite evaluar las modificaciones posibles y los sistemas de alivio requeridos. Además se han diseñados dispositivos de protección de las tuberías contra el Golpe de Ariete.

Ondas de presión:

Puede ser

Positivas (sobrepresiones)Las sobrepresiones originadas pueden aumentar la presión total interna hasta llegar a superar la presión máxima admisible, lo que puede ocasionar daños mecánicos graves a las tuberías y accesorios.

Negativas (depresiones)Las ondas negativas pueden disminuir la presión total hasta generar cavitación, 4Separación de la columna de líquido o el colapso de la tubería por efecto de la presión Externa.

Funcionamiento

El funcionamiento del dispositivo es bastante simple:

• El agua se acelera a lo largo del conducto hasta alcanzar una determinada velocidad que hace que se cierre la válvula A.

• Entonces se crea una fuerte presión ejercida por el agua que se encuentra en movimiento y es detenida de golpe;

• así permite la apertura de la válvula B y pasa agua al depósito hasta que se equilibran las presiones.

• Se abre la válvula A y el ciclo se repite una y otra vez.

¿De que factor depende la sobrepresión?

La sobrepresión se origina cuando se cierra bruscamente una válvula y la partículas del fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen detrás y que siguen en movimiento. es por ello que básicamente la sobrepresión depende de las dimensiones de la tubería y de la velocidad con que viaje el fluido

¿De que factor depende la celeridad de la onda de

presión?

La celeridad depende del la geometría de la tubería

BOMBA DE ARIETE

Es

una máquina que aprovecha únicamente la energía de un pequeño salto de agua para elevar parte de su caudal a una altura superior; es utilizada en sectores rurales donde los escasos recursos económicos de los pobladores hacen difícil el acceso a los sistemas de bombeo convencionales, debido al alto costo de funcionamiento de los mismos

PREVENCIÓN O MITIGACIÓN DEL GOLPE DE ARIETE

Cerrar lentamente la válvula de impulsión.Escoger el diámetro de la tubería de impulsión grande para que la velocidad sea pequeña.Instalar la bomba con un volante, que en el caso de corte de la corriente reduzca lentamente la velocidad del motor y por consiguiente la velocidad del agua en la tubería.Usar una cámara o colchón de aire. Esto ha dado resultados satisfactorios, pero su costo inicial y la dificultad de mantener el nivel deseado del agua, le hacen perder importancia.Utilizar almedanas. Su uso se restringe a instalaciones de pequeña cabeza y no son generalmente económicas.Aumentar el momento de inercia de los elementos que rotan en la bomba y el motor es útil, debido a que aumenta el intervalo de tiempo disponible para el ajuste de la válvula.Utilizar un "bypass" a través de la válvula de seguridad.

Tenemos las diferentes opciones:

Hardy-CrossHardy-Cross

El procedimiento más utilizado para determinar los caudales circulantes en una red reticulada cuyos diámetros son conocidos, es necesario partir de diámetros supuestos y comprobar posteriormente los caudales y presiones de servicio. Fue desarrollado por Crossen 1935.Para ello, se calcula un caudal corrector mediante un proceso iterativo, basándose en dos principios hidráulicos fundamentales, que tienen similitud con las famosas leyes de Kirchhoff en electricidad

EsRapidez de flujo de peso

Es el peso del fluido que fluye por una sección por unidad de tiempo W= r.Q Donde:W= peso r=peso especifico del fluidoQ=caudal

Rapidez del flujo de masa

Es la masa de fluido que fluye por una sección por unidad de tiempo. M=P.QDonde:M=masaP=densidad del fluidoQ=rapidez del flujo del volumen

Rapidez de flujo de volumen :

Es el volumen de flujo de fluido que pasa por un sección por unidad de tiempo mas conocida como caudal Q=V.A

Factor de fricción de darcy

El factor de fricción o coeficiente de resistencia de DarcyWeisbach (f) es un parámetro adimensional que se utiliza en dinámica de fluidos para calcular la pérdida de carga en una tubería debido a la fricción.