Buenastareas

Objetivos.
Estudiar el fenómeno de golpe de ariete mediante una chimenea de equilibrio y el comportamiento de la misma para diferentes valores de caudal.
Marco teórico.
Chimenea de equilibrio, consisten en un cuerpo vertical en forma de recipiente o tubería. Situado por encima del nivel de captación, cuya forma y capacidad deben ser los necesarios para mantener dentro de los límitesproyectados las momentáneas variaciones de presión provocadas por las variaciones del caudal absorbido por las turbinas; constituyen una válvula hidráulica.
Cuando disminuye bruscamente el caudal absorbido por las turbinas, la chimenea se llena con el agua procedente de la galería de presión, elevándose el nivel en su interior.
La alteración del régimen de movimiento del agua produce unas oscilacionesperiódicas del nivel de agua en la chimenea, alrededor de una nueva posición de equilibrio; estas oscilaciones deben amortiguarse, lo que puede conseguirse por una acción recíproca combinada del regulador de la turbina y la sección de la chimenea, así como la inclusión de un regulador depresión en la tubería de descanso; también puede conseguirse el establecimiento aperiódico, esto es, sinoscilaciones, del nivel de la chimenea de equilibrio, dando a esta una sección muy grande. La altura correspondiente a la amplitud de la primera oscilación de las originadas por la alteración más fuerte que puede producirse en el régimen hidráulico de la central, es la base para la determinación de los límites de la altura y profundidad de la chimenea, así como del nivel a que desemboca la galería depresión.
Desventajas de la chimenea de equilibrio:

Restricciones en la situación de la chimenea, la altura de la misma ha de ser superior a la altura piezométrica para el caudal máximo, y la cota inferior menor que la altura piezométrica en ese punto para el caso de caudal nulo.

Aparición de fuertes inversiones del flujo aguas arriba de la chimenea,incluso superiores a las que aparecerían si nohubiese chimenea

Una de las principales condiciones o características por la cual un sistema hidráulica debe presentar una chimenea de equilibrio, es evitar un golpe de ariete.
El golpe de ariete se origina debido a que el fluido es ligeramente elástico (aunque en diversas situaciones se puede considerar como un fluido no compresible). En consecuencia, cuando se cierra bruscamente unaválvula o un grifo instalado en el extremo de una tubería de cierta longitud, las partículas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrás y que siguen aún en movimiento. Esto origina una sobrepresión que se desplaza por la tubería a una velocidad que puede superar la velocidad del sonido en el fluido. Esta sobrepresión tiene dos efectos: comprime ligeramente elfluido, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubería. Cuando todo el fluido que circulaba en la tubería se ha detenido, cesa el impulso que la comprimía y, por tanto, ésta tiende a expandirse. Por otro lado, la tubería que se había ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensión normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otra onda de presión en el sentido contrario. El fluido sedesplaza en dirección contraria pero, al estar la válvula cerrada, se produce una depresión con respecto a la presión normal de la tubería. Al reducirse la presión, el fluido puede pasar a estado gaseoso formando una burbuja mientras que la tubería se contrae. Al alcanzar el otro extremo de la tubería, si la onda no se ve disipada, por ejemplo, en un depósito a presión atmosférica, se reflejarásiendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresión del fluido y la dilatación de la tubería.
El cambio de presión provoca deformaciones elásticas en el líquido y en las paredes de la tubería. Este fenómeno se considera indeseable porque causa frecuentes roturas en las redes hidráulicas de las ciudades y en las instalaciones domiciliarias,
y también es causante de los...