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VACIADO DE GRANDES INSTALACIONES. APLICACIÓN A
UNA CONDUCCIÓN DE FUNDICIÓN DN400 CON DOS
VÁLVULAS DE AIRE
Guillermo Romero, Vicente S. Fuertes-Miquel, Óscar E. Coronado-Hernández,
Gonzalo López-Patiño, Román Ponz-Carcelén
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Introducción
OPERACIONES DE LLENADO Y VACIADO:
Son operaciones habituales.
Estos operaciones pueden generar importantes sobrepresiones o depresiones que pueden ser catastróficas para la instalación.
El estudio de transitorios con dos fluidos (agua y aire) en diferentes estados (líquido y gas) es muy complejo.
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Introducción
OPERACIONES DE LLENADO Y VACIADO:
Durante los procesos de vaciado, las bolsas de aire se expanden y pueden producir depresiones considerables en el sistema.
La instalación de válvulas de aire es una buena solución al problema originado por las bolsas de aire.
En los procesos de vaciado, las válvulas de aire permiten la entrada de aire en la conducción e impiden que se alcancen grandes depresiones.
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Introducción
OPERACIONES DE LLENADO Y VACIADO:
Los autores han desarrollado un modelo matemático para el análisis de los procesos de llenado y vaciado en los sistemas presurizados.
Las principales hipótesis del modelo propuesto son:
(i) se utiliza un modelo de columna rígida, donde se desprecia la elasticidad del agua y de la tubería debido a que la elasticidad del aire es mucho mayor.
(ii) la interfaz aire-agua es simulada con un modelo de flujo pistón, el cual asume que la interfaz aire-agua coincide con una sección recta de la tubería.
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Introducción
OPERACIONES DE LLENADO Y VACIADO:
El modelo ha sido validado en pequeñas instalaciones localizadas en los laboratorios de hidráulica de:
Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente de la Universitat Politècnica de València (España).
Instituto Superior Técnico de la Universidad de Lisboa (Portugal).
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Introducción
Laboratorio del DIHMA de la Universitat Politècnica de València (España)
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Introducción
Laboratorio del IST de la Universidad de Lisboa (Portugal)
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Aplicación
OPERACIONES DE VACIADO EN UNA INSTALACIÓN REAL:
En este trabajo se aplica el modelo matemático desarrollado por los autores para analizar el proceso de vaciado en instalaciones reales de gran tamaño.
Empresa Mixta Metropolitana, S.A. (EMIMET)
Tubería localizada en Massamagrell y Museros (Valencia, España)
Tubería de fundición
Diámetro nominal DN400
Longitud total 1020 metros
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Aplicación
Tubería localizada en Massamagrell y Museros (Valencia, España)
Tubería de fundición
Diámetro nominal DN400
Longitud total 1020 metros
Dos válvulas de aire DN50
Una válvula de desagüe DN100
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Aplicación
Tramo No.Abscisa
Cota eje de tubería (m.s.n.m)
Longitud(m)
Pendiente longitudinal
(%)De A De A
1 K0+563.329 (P2)
K0+646.017 104.230 105.800 82.688 1.898
2 K0+646.017 K0+667.767 105.800 107.120 21.750 6.0653 K0+667.767 K1+052.458
(P3)107.120 107.440 384.691 0.083
4 K1+052.458 (P3)
K1+301.062 107.440 108.940 248.604 0.603
5 K1+301.062 K1+434.515 108.940 111.050 133.453 1.5806 K1+434.515 K1+583.373
(P4)111.050 111.820 148.858 0.517
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Modelo matemático
Columna de vaciado:
Ecuación del modelo rígido que caracteriza el movimiento de la columna de vaciado:
Posición de la columna de vaciado:
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Modelo matemático
Bolsa de aire:
Evolución de la bolsa de aire:
Ecuación de continuidad para la bolsa de aire:
Ecuación característica de la válvula de aire:
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Modelo matemático
Curva característica de la válvula de aire DN50
-1600
-1400
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
-0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0
Ca
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m3/h
)
Diferencia de presión (Bar)
Ajustada
Catálogo
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Resultados
Evolución temporal del caudal de agua que sale por la válvula de descarga. Comparación entre las mediciones y el modelo matemático
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Tiempo (s)
Medición Modelo matemático
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Resultados
Evolución temporal de la presión de la bolsa de aire. Comparación entre las mediciones y el modelo matemático
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)
Tiempo (s)
Medición Modelo matemático
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10.00
15.00
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25.00
30.00
35.00
0 2 4 6 8
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Tiempo (s)
Modelo matemático
Resultados
Evolución temporal de la longitud del tramo de vaciado
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/s)
Tiempo (s)
Modelo matemático
Evolución temporal de la velocidad del tramo de vaciado
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Resultados
Evolución temporal del caudal de aire admitido por la ventosa No. 2
Evolución temporal del caudal de aire admitido por la ventosa No. 1
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l/s)
Tiempo (s)
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Conclusiones
No es habitual realizar mediciones experimentales en instalaciones de gran tamaño.
En este trabajo se presenta el análisis del proceso de vaciado de una conducción de fundición con un diámetro nominal DN400 y una longitud de 1020 metros.
La conducción es vaciada mediante una válvula de desagüe DN100 y hay instaladas dos válvulas de aire DN50 para admitir el aire durante el proceso de vaciado.
La comparación entre los resultados del modelo matemático y las medidas experimentales permiten validar el modelo para grandes instalaciones.
VACIADO DE GRANDES INSTALACIONES. APLICACIÓN A
UNA CONDUCCIÓN DE FUNDICIÓN DN400 CON DOS
VÁLVULAS DE AIRE
Guillermo Romero, Vicente S. Fuertes-Miquel, Óscar E. Coronado-Hernández,
Gonzalo López-Patiño, Román Ponz-Carcelén
MUCHAS GRACIAS
POR SU ATENCIÓN
