Transitorios hidraulicos

Transitorios hidráulicos
presión
Carmona Paredes
Aguilar Moreno

lngeniería, UNAM

En este articulo se describen los principales problemas (sobrepresiones, depresiones
y velocidad de rotación inversa en la bomba) que deben resolverse al efectuar el
análisis del transitorio hidráulico en un sistema de bombeo para las condiciones más
adversas de operación. Así mismo, se describe elfuncionamiento y se plantea el
modelo matemático de dos dispositivos de control del transitorio hidráulico: el tanque unidireccional y la cámara de aire. Por último, mediante un caso de aplicación, se
obtenidos en el control del transitorio hid
ando, por
e ua o
l
muestran los r s t d s
los resulmencionados; además, se c
las mediciones realizadas en un tramo del
de Nuevo León, Mexico.
acueductoLas oey
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i eM te

Para diseñar acueductos con una longitud del
orden de 1000veces mayor que su diámetro (conducciones largas) y cuyo tanque de entrega se
localiza en una cota de elevación superior a la del
tanque de toma o succión (conducción globalmente ascendente), antes de revisar el flujo transitorio, es preciso analizar el llenado y vaciado de
la tubería y el funcionamiento agasto establecido, tomando en cuenta las condiciones de operación de la tubería y de las bombas tanto a gasto
máximo como a gasto parcial.
U n diseño basado en estos análisis permitirá
que el funcionamiento de las bombas esté siempre dentro de las tolerancias señaladas por el
fabricante. Así mismo, se evitará que algunos tramos de la tubería operen como canal y que se
causen derramesaccidentales de agua por el
coronamiento de los tanques o por obras de excedencia (Guarga, 1985).
Una vez establecidos los requisitos para los
distintos gastos de operación del acueducto, se
estará en posibilidad de efectuar el análisis de los
fenómenos transitorios provocados por el corte
de bombeo.
Los diversos problemas que surgen en conducciones de agua a presión debidos a fenómenostransitorios, son de tres tipos: sobrepresión,
depresión y sobrevelocidad en las máquinas.
Sobrepresión

Con este nombre se denomina a toda presión
superior a la de trabajo en cualquier punto de una
conducción a presión. Es muy fácil entender que
éste es un problema, pues una sobrepresión provoca un incremento de tensiones en el material de
la tubería que se puede prever desde el proyecto, a
finde evitar que produzca deformaciones plásticas o roturas en la instalación. AI realizar los
cálculos deberá establecerse una cota de presiones máximas admisibles a todo lo largo de la tubería. Dicha cota determinará la clase de la tubería
en cada tramo de la instalación, que está dada por
su resistencia a la presión. La suma de la cota de
elevación de cada uno de los puntos más la resistenciadan como resultado la línea de resistencia.
AI determinar la clase, es decir, la presión manométrica que soporta la tubería
fabricantes no establecen diferencias entre presiones estacionarias y transitorias; por lo tanto, es
aconsejable que desde el diseño se señale la
clase de cada tramo de tubería, por encima de la

presión manométrica máxima (estacionaria o
transitoria) que el tramodeberá soportar cuando
forme parte de la conducción. AI elegir la clase de
tubería deberá tenerse en cuenta su costo: a
mayor resistencia, mayor costo, pero habrá
menos problemas de sobrepresiones transitorias
y, en consecuencia, menor erogación en el sistema de control para transitorios hidráulicos; y a
la inversa, una resistencia menor disminuirá los
costos, pero los aumentará en dichossistemas de
control (véanse ilustraciones 1 y 2).

Depresión
Bajo esta denominación se considera a toda presión absoluta menor que la atmosférica. Si la
tubería está enterrada, la presión media exterior
que tolera es mayor que la atmosférica, dependiendo del tipo de suelo y de la profundidad. En el
diseño estructural de este tipo de instalaciones
habrá que tomar en cuenta los factores...