Sanitario

TEMA 12

Tema 11: Dispositivos Para el Control de Transitorios Hidráulicos

Dispositivos Para el Control de Transitorios Hidráulicos

INGENIERIA FLUIDOMECÁNICA
Código 910 2º Curso, INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL (MECÁNICA) Curso 2005/06

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Introducción

Tema 11: Dispositivos Para el Control de Transitorios Hidráulicos

Si recordamos la expresión del pulso de Joukowski, nos damoscuenta que la causa de la variación de las alturas piezométricas es el cambio de las velocidades del fluido. a ∆H = ± ∆V g Por tanto una forma de mitigar el efecto del transitorio será mitigar el incremento de la velocidad. La primera opción que se nos ocurre es dimensionar la tubería y las zonas afectadas con una resistencia mecánica que permita soportar los aumentos de presión del transitorio.Pero esta opción sobredimensiona en exceso la instalación y es bastante cara. Desde luego es una opción, pero podemos evitarla con un análisis cuidado de los componentes de la instalación, intentando determinar el efecto del transitorio sobre ellos, de tal manera que podamos dimensionar los componentes y la tubería para que soporten las oscilaciones reales, no los límites superiores de las mismas queno se van a dar en la práctica.

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Por un lado nos vamos a centrar en mitigar la causa de las oscilaciones, las variaciones de la velocidad. Será el mejor método, actuar directamente sobre la causa. Este tipo de sistemas de protección directa se colocan siempre en serie con la tubería, actuando de forma intensiva desde elprimer momento que se inicia el transitorio. Por otro lado, cuando no es posible actuar de forma directa, existe otra posibilidad de actuar sobre el transitorio de una forma indirecta, actuando no sobre la causa, sino sobre los efectos, tratando de minimizarlos. Estos dispositivos indirectos, se colocarán en paralelo con la tubería, actuando sólo en el momento oportuno en el que deseamos mitigarel efecto que transcurre en su radio de acción.

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Dispositivos de acción directa:

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Volantes de Inercia Cuando un grupo de bombeo se desconecta por cualquier razón, programada o accidental, por inercia, la bomba sigue girando disminuyendo progresivamente su velocidad hasta que esta se para. A medida que el rodete disminuyesu velocidad, el caudal trasegado por la misma también disminuye, originando un transitorio en la instalación, y el correspondiente golpe de ariete con el cierre de la válvula de retención. La disminución de la velocidad de giro, con la consiguiente variación en el caudal trasegado, está directamente ligada con el momento de inercia de la bomba. Las dos masas giratorias que aportan su efecto seránel rodete de la bomba y el rotor del motor eléctrico. La ecuación que liga el momento de inercia y la velocidad de giro es: Momento Inercia del conjunto Aceleración angular I. dω = Mm − Mr dt Par motor

Par Resistente

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Cuando la bomba se para el par motor es nulo por lo que podemos deducir que:

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dω M =− r dt I Esdecir, si el momento de inercia aumenta, la velocidad de giro disminuye más lentamente, por lo que el caudal trasegado, que es función del régimen de giro de la bomba, también diminuye más lentamente, por lo que las oscilaciones de la velocidad será menor, que es lo que en el fondo buscamos. Así, introduciendo una mayor masa que incremente la inercia conseguimos disminuir las oscilaciones de presiónoriginadas por la parada de la bomba, pero, hay que tener en cuenta que esto también incrementa el tiempo de transitorio tanto en parada como en puesta en funcionamiento. Este método rara vez se encuentra en grandes bombas por el enorme coste de los volantes de inercia que se debe introducir en los motores, así como tampoco se utiliza en bombas con ejes verticales.

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