Golpe de ariete

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA SEMESTRE 2009-1

LABORATORIO DE HIDRÁULICA HIDRÁULICA DE MÁQUINAS Y TRANSITORIOS
Práctica 3. Golpe de Ariete
M. I. Isis Ivette Valdez Izaguirre www.ingenieria.unam.mx/hidrounam

OBJETIVOS
Observar el comportamiento de la carga de presión a lo largo de una tubería cuando se cierra y abre la válvula en su extremo final. Analizarlas sobrepresiones que se generan en el extremo de una tubería por el cierre de una válvula, aplicando las ecuaciones de Allievi.

DESARROLLO
Tanque de carga constante con tubería de cobre 1. Abrir la válvula de alimentación y establecer un nivel HC en el tanque de carga constante, figura 1. Medir el nivel de cresta NC en el vertedor rectangular. 2. Abrir totalmente la válvula de esfera ubicadaen el extremo de la tubería y purgar el piezómetro mostrado en la figura 1. 3. Medir la carga HC en el tanque de carga constante y la carga de presión H0 en el piezómetro ubicado antes de la Te mostrada en la figura 1. 4. Medir el nivel del agua NSA en el canal de aproximación del vertedor rectangular. 5. Cerrar bruscamente la válvula de esfera e inmediatamente medir la carga de presión máximaHmáx, en el piezómetro elegido.

ANTECEDENTES
Flujo transitorio en conductos a presión Teoría del golpe de ariete Celeridad de una onda de presión Clasificación de maniobras Ecuaciones de Allievi.

H max

H máx

H0 H

HC H0 1

H H0 C

NSA

NC

b B

w

LL = 4.30.m m =43
Figura 1 Instalación para reproducir el golpe de ariete. .

REGISTRO DE DATOS
Tubería HC =_________m,Vertedor rectangular NC =___________m , NSA=___________m H0 =_________m, Hmáx =_________m

μ

g

h NSA NC B b w

aceleración de la gravedad, en m/s2 coeficiente experimental que depende de h, B, b y w, según la fórmula de SIAS, de la tabla 7.1 de la referencia 1 carga en el vertedor, en m
h = NSA − NC

MEMORIA DE CÁLCULO
1. Calcular el gasto Q que pasa por la tubería, en m3/s, con elvertedor rectangular, utilizando la ecuación 2.

nivel de la superficie del agua, en m nivel de cresta del vertedor, en m ancho del canal de aproximación, B = 1.70 m longitud de cresta del vertedor rectangular, b = 0.2 m altura de cresta del vertedor rectangular, w = 0.36 m.

Q = C b h 3/ 2
donde C coeficiente de descarga del vertedor, en m1/2/s 2 C= 2g μ 3

Calcular la celeridad c, en m/s, dela onda de presión en la tubería, con la ecuación: 1 c= ⎛1 D ⎞ ⎟ ρ⎜ + ⎜E ET e ⎟ ⎝ ⎠

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA HIDRÁULICA.

LABORATORIO DE HIDRÁULICA, CUBÍCULO 63.

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donde 1.0 i ρ densidad del agua, ρ = 1000 kg/m3 τ i =1 − 9 θ E módulo de elasticidad del agua, E = 2.05x10 Pa ET módulo de elasticidad del cobreen la tubería, τ ET = 127.5x109 Pa D diámetro interior de la tubería, D = 0.06 m e espesor de la tubería, e = 0.002 m. 0.0 3. Calcular el período T, en s, de la onda de presión, con la θ 0 tc , donde L es la longitud de la expresión: tubería de la válvula al tanque de carga constante, L = Figura 2. Ley lineal de cierre. 4.3 m. Clasificar la maniobra de cierre efectuada con un tiempo tc = 1.2 s. Sepropone la tabla de cálculo siguiente: 4. Se definen los siguientes términos: Hi ti, ΔHi i relación del tiempo de maniobra tc y el τi ζi θ m m s período T de la onda de presión, 0 0 1 1 1 0 carga de presión en la válvula, en m, en el Hi 1 1T instante relativo i = t/T sobrepresión en la válvula de la tubería en ΔHi 2 2T el instante relativo i del cierre, en m, 3 3T ΔHi = Hi – H0 . . H0 carga depresión en el instante relativo 0 con la válvula abierta, en m, . . relación de cargas de presión en cada ζ i2 . . instante relativo i del cierre, según la θ θT expresión: Hi H i = H 0 ζ i2 o bien ζ i = . Dibujar la curva tiempo-carga de presión, t– H, en s y 5. H0 m, respectivamente. En la teoría de Allievi no se considera la pérdida por fricción Obtener la sobrepresión máxima, en m, con el nivel...