Análisis computacional de la sobrepresión en una tubería con ramificaciones, para transporte de líquidos.

Abstract

En el presente trabajo se desarrolló un programa computacional fundamentado en el método de las Características con la finalidad de calcular la sobrepresión generada por el accionamiento de válvulas en diferentes sistemas de tuberías. El método de las Características se basa en la integración aproximada de las ecuaciones de movimiento y continuidad a lo largo de curvas características que surgen de una sustitución que convierte al sistema de ecuaciones de derivadas parciales en un sistema de ecuaciones de derivadas totales. El estudio se refiere a un sistema hidráulico constituido por un tanque abierto lleno de líquido, alimentando una tubería principal conectada a tres ramales ramificados provistos de válvulas y dispositivos de protección. Se evaluaron 191 casos en total con el objetivo de ilustrar la influencia de diferentes parámetros geométricos de las tuberías y leyes de cierre de válvula. Además se cuantificó la influencia que tienen los ramales inactivos sobre el incremento de la sobrepresión en el sistema, poniéndose en evidencia que existen casos caracterizados por presiones mayores que los valores obtenidos con la formula clásica de Joukowsky, como consecuencia de la reflexión y superposición de las ondas en el sistema hidráulico. Se calculó y graficó la variación de la presión en cuatro secciones características: válvulas de los tres ramales y el nodo de la ramificación, considerando la alternativa sin dispositivos de protección y dos versiones adicionales correspondientes a la protección con by-pass y luego con válvula de alivio. Se comparó la eficacia de los dos dispositivos de atenuación para el Golpe de Ariete, obteniéndose mejores resultados con válvula de alivio que con la configuración by-pass.