El golpe de ariete en conducciones

• Autores: Provenzano, Pablo; Provenzano, Pablo
• Año de publicación: 2004
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Aguerre, Roberto Jorge
• Materia: Ariete; Oscilación; Ley de cierre; Amortiguación; Golpe de ariete
• Institución: Universidad Nacional de Luján

El Golpe de Ariete, fenómeno transitorio rápido caracterizado por la oscilación de la presión y su amortiguación, originada por una perturbación en el sistema hidráulico. Las consecuencias van desde ruidos y vibraciones, fatiga de materiales, hasta ruptura de conducciones, erosión de álabes y carcazas, y finalmente la parada del proceso. El conocimiento de las condiciones que lo generan y su control son esenciales en el transporte de fluidos peligrosos, la integridad de los sistemas de enfriamiento en plantas nucleares y la confiabilidad de los sistemas de inyección de combustible en aviones. Dos características definen al fenómeno: la oscilación de las variables (presión y velocidad de flujo) y la amortiguación en el tiempo. La bibliografía de las últimas cuatro décadas muestra que los esfuerzos fueron puestos mayoritariamente en la descripción de la amortiguación mediante la fricción. La ley de cierre de válvula, función que describe la reducción de velocidad de flujo durante el cierre y gobierna la transformación de energía cinética a potencial no es incluida, sin embargo, en el análisis. Se desarrolló un modelo desde el enfoque del transitorio como fenómeno oscilatorio y se desarrollaron dos algoritmos analíticos por separado denominados esquema poligonal y esquema escalonado. Ambos resuelven el modelo incluyendo la ley de cierre, dentro del dominio de las frecuencias (Transformada de Laplace). Las soluciones obtenidas predicen la evolución de la presión para toda ley de cierre en un sistema simple reservorio- conducción- válvula extendiendo el horizonte de análisis que estaba restringido a soluciones para los casos de cierre lineal y cosenoidal. La solución analítica correspondiente a un cierre cosenoidal y la solución obtenida por el esquema poligonal en su modelado no observan discrepancias cuando se emplean más de 100 segmentos. Este esquema se extendió a cierres no lineales obteniéndose, por primera vez, la descripción de la forma de onda, amplitud y fase para estos casos. El esquema escalonado, que incluye los efectos disipativos, genera soluciones que se validaron contra registros experimentales encontrándose que para 100 escalones los resultados observan buena concordancia y mejoran la descripción de la forma, amplitud y fase de la onda respecto a los modelos preexistentes.
Fil: Provenzano, Pablo. Universidad Nacional de Luján. Departamento de Ciencias Básicas
El Golpe de Ariete, fenómeno transitorio rápido caracterizado por la oscilación de la presión y su amortiguación, originada por una perturbación en el sistema hidráulico. Las consecuencias van desde ruidos y vibraciones, fatiga de materiales, hasta ruptura de conducciones, erosión de álabes y carcazas, y finalmente la parada del proceso. El conocimiento de las condiciones que lo generan y su control son esenciales en el transporte de fluidos peligrosos, la integridad de los sistemas de enfriamiento en plantas nucleares y la confiabilidad de los sistemas de inyección de combustible en aviones. Dos características definen al fenómeno: la oscilación de las variables (presión y velocidad de flujo) y la amortiguación en el tiempo. La bibliografía de las últimas cuatro décadas muestra que los esfuerzos fueron puestos mayoritariamente en la descripción de la amortiguación mediante la fricción. La ley de cierre de válvula, función que describe la reducción de velocidad de flujo durante el cierre y gobierna la transformación de energía cinética a potencial no es incluida, sin embargo, en el análisis. Se desarrolló un modelo desde el enfoque del transitorio como fenómeno oscilatorio y se desarrollaron dos algoritmos analíticos por separado denominados esquema poligonal y esquema escalonado. Ambos resuelven el modelo incluyendo la ley de cierre, dentro del dominio de las frecuencias (Transformada de Laplace). Las soluciones obtenidas predicen la evolución de la presión para toda ley de cierre en un sistema simple reservorio- conducción- válvula extendiendo el horizonte de análisis que estaba restringido a soluciones para los casos de cierre lineal y cosenoidal. La solución analítica correspondiente a un cierre cosenoidal y la solución obtenida por el esquema poligonal en su modelado no observan discrepancias cuando se emplean más de 100 segmentos. Este esquema se extendió a cierres no lineales obteniéndose, por primera vez, la descripción de la forma de onda, amplitud y fase para estos casos. El esquema escalonado, que incluye los efectos disipativos, genera soluciones que se validaron contra registros experimentales encontrándose que para 100 escalones los resultados observan buena concordancia y mejoran la descripción de la forma, amplitud y fase de la onda respecto a los modelos preexistentes.