Proteccion Contra Golpe de Ariete Mineria

Sector Minera

Valvulas de Control

Valvulas de Control Hidraulico

Funcionamiento de Valvulas de Control

Golpe de Ariete - Definicion.Golpe de Ariete=Cambios drasticos en la

presion causado por rapidos cambios en el caudal del fluido en la linea. Esto debido a los cambios en la continuidad del flujo, que causa que la energia Cinetica se convierta en energia potencial (y viceversa) en el fluido.

Valvulas de Control

Las principales razones para Golpe de Ariete

Arranque de la Bomba Parada de la Bomba Apertura y cierre de Valvulas Cierre rapido de Valvulas Flotadora y Altitud Corte de Energia Cierre de Ventosas Bajada drastica del consumo

Valvulas de Control

Interrupcin de corrienteCaudal normal

Inicio de la onda negativa

Desarrollo de la onda negativa

Peligro de separacin de columnasLa onda cambia de direccin y se hace positiva

Desarrollo de la onda positivaContina el desarrollo de la onda positiva

La onda positiva llega a la vlvula de retencin

Desarrollo de la onda (golpe de ariete)

La energa cinticase transforma enenerga de presin

Liberacin de energa

Grosor de pared[mm]

6 12

Dimetrointerno [mm] 300 276

Mdulo de Young (elasticidad)

2,100,000 28,000

Aceleracin calculada [mps]

933 268

Longitud del tubo [m]

3,250 3,250

Intervalo crtico[seg]

6.9 24.2

Velocidad del flujo [mps] 1.65 1.95

Aumento de presin [mwh]

156 53

TUBO DE ACERO TUBO DE PVC

Ejemplo

Calculo de la presion en Golpe de Ariete

Formula basica: La ecuacion de Joukowsky H=C*V/g H=el cambio de la presion(mt) C=la velocidad de la onda(1000 mt/sec.) V=cambio en la velocidad del flujo(mt/sec.) g=gravedad(9.8 mt/sec^2) Ejemplo -cuando la velocidad del flujo cambia de 2

mt/sec a 0 mt/sec(H=1000*2/9.8=204mt) Siempre y cuando el cambio de la velocidad sea menor

que el critical time critical time(tiempo critico)=2L/C

Valvulas de Control

Golpe de Ariete en Estaciones de Bombeo

En cada operacin de Arranque y Parada de la bomba se producira un golpe de ariete, el cual se propagara a traves de la tuberia, originando la rotura de la misma y de los diversos accesorios de la linea.

Por tanto se requiere instalar un sistema que permita reducir y/o eliminar los efectos negativos del golpe.

Valvulas de Control

Simulacin del golpe de ariete en sistemas de

bombeo, con vlvulas de retencin convencionales

Valvulas de Control

Analizando el comportamiento del fenmeno

aguas abajo de la vlvula de retencin mediante graficas

presin vs. tiempo

Valvulas de Control

Valvulas Bermad para Mineria

Paro repentino de bombasSin proteccion contra golpe de ariete

Nivel hidraulico - al principio de l a tuberia

Analizando el comportamiento del fenmeno

a lo largo de la tuberamediante la grafica de la

envolvente de las presiones mximas y mnimas

Valvulas de Control

Valvulas Bermad para Saneamiento

Paro repentino de bombasSin proteccion contra golpe de ariete

Nivel hidraulico - a lo largo de la tuberia

Sistema de bombeo sin proteccion

Sobre-presiones durante el arranque

Posibles caudales altos en el sistema

Golpe de ariete en la parada de la bomba

Posibles daos a la bomba y sistema de distribucion.

Valvulas Bermad para Mineria

Soluciones posibles para eliminar el Golpe de Ariete

Tanque sin Presion Alivio de Presion Tanque de Presion Anticipadora de Onda Contra Golpe de Ariete

Valvulas BERMAD para Mineria

Tanque sin Presion

Ventajas: Elimina el Golpe de Ariete. Desventajas: Costo alto La presion en la linea no puede ser mas que la

altura del Tanque.

Valvulas de Control para Mineria

Tanque sin Presion

Valvulas de Control para Mineria

Alivio de Presion

Ventajas: Costo bajo. Desventajas: No es suficientemente rapido para eliminar el

Golpe


Tanque de Presion

Desventajas: Costo alto Problema de mantener el nivel del agua en el

tanque.

Valvulas de Control

QUE LE PARECE ?

Anticipadora de Onda contra Golpe de Ariete-735`

Ventajas: Elimina totalmente

el Golpe de Ariete. Facil mantenimiento Funciona tambien como

alivio de Presion Costo bajo.


Arranque de la Bomba con Anticipadora de Onda contra

Golpe de Ariete Modelo BERMAD-735

Valvulas BERMAD para Saneamiento

Valvulas Bermad para SaneamientoOperacion de vlvula 735 - Arranque normal.

Apagado de la Bomba con Anticipadora de Onda contra

Golpe de Ariete Modelo BERMAD-735


Bermad 735Operacion de vlvula 735 - Corte de energia electrica.


La Presion en la linea usando Anticipadora de Onda


ES ESTA REALMENTE LA SOLUCION OPTIMA?


Se esta trabajando realmente con un sistema de operacin bajo control?

Las soluciones planteadas anteriormente permiten reducir y/o eliminar los efectos del golpe de ariete a producirse EN CADA UNA de las operaciones de arranque y parada de las bombas.

Sin embargo se trabaja mediante un sistema de operacin sin control, ya que no se ataca el problema desde su inicio, sino solo se limita a mitigar sus efectos


LA SOLUCIONEvitar la aparicin del fenmeno de

golpe de ariete en cada operacin de Arranque y Parada de la Bomba,

y no solo tratar de eliminar sus efectos negativos


COMO????


Implementando un Sistema de

Operacin bajo Control


Valvulas

para

Control de Bombas

Modelo 740

Valvulas

para

Control de Bombas

Modelo 740


VLVULA BERMAD 740

Valvulas Bermad para la Mineria

Operacion bajo control

Control de caudal del sistema.

Control de presion del sistema.

Control de apertura de la vlvula

Control de cierre de la vlvula.

Control completo de la bomba


Operacion bajoControl

Vlvula 740?

NoSi

Posible daoal sistema

Operacion correctadel sistema

Control de arranque y/o parada del sistema


VALVULA CONTROL DE BOMBA BERMAD 740

Automatiza los arranques y paradas de las bombas.

ARRANQUE: Al darse la orden de arranque de la bomba, la valvula se

encuentra cerrada, pero libre de poder aperturarse en funcion de la presion de bombeo. La bomba arranca.

Conforme se incrementa la presion de la bomba la valvula empieza a abrirse lentamente llenando la linea.


APAGADO Al darse la orden de parada de la bomba, primero se

energiza la solenoide de la vlvula. La vlvulas control de bomba empieza a cerrarse

lentamente. Al llegar al cierre total de la vlvula, el limit switch

ordena el apagado de la bomba.

CONCLUSION Para cada operacin de arranque y parada programada

de la bomba no se presentaran fenmenos de golpe de ariete


Funcionamiento de la Valvula Control de Bomba

Modelo BERMAD-740


Componentes internos de la Valvula Control de Bomba

Modelo BERMAD-740y su cordinacion con el tablero

de la bomba


Controlador Electronico Bermad BR740-E

Vlvula Bermad 740

Solenoide S. Limitador

V. de retencion

Filtro

t

Solenoide

Valvula

Bomba

OFF

ON

ON

ON

OFF

OFF

Operacion de vlvula con logica Normalmente Cerrada

t

Solenoide

Valvula

Bomba

OFF

ON

ON

ON

OFF

OFF

Operacion de vlvula con logica Normalmente Abierta


740-16-TOQUEPALA-PERU

LINEA DE RAFF


QUE PASA CUANDO OCURRE UNA FALLA

DE ENERGIA?


En caso ocurra una falla de energia electrica, la valvula control de bomba funcionara como una valvula de retencion convencional y se cerrara de forma inmediata evitando el flujo inverso hacia la bomba.

CONCLUSION: Operacin sin Control Presencia de GOLPE DE ARIETE

SOLUCION: Instalar una Valvula Anticipadora de Onda 735 para estos

casos


Funcionamiento de la Valvula Control de Bomba

conjuntamente con laValvula Anticipadora de Onda


Consecuencias del diseno:

( bajo condicones de corte de energia)

Arranque suave del sistema.

Paro protegido del sistema.

Presiones normales en sistema


Instalacion completa de sistema para Proteccion Golpe de Ariete.


Sistema de bombeo - completo

Vlvula de Control de BombaVlvula Anticipadora de Ariete

Vlvula de Aire

Valvulas Bermad para la Mineria

Metodologia de Calculo

en Proyectos

Metodologia de Calculo

en Proyectos


Simulacion del golpe de ariete 1:

Sistema sin Proteccion





Sistema CON Proteccion

Para las sobre presiones: Valvula Anticipadora

Para las depresiones: Valvulas Ventosas



Para las sobre presiones: Valvula Anticipadora

Para las depresiones: Valvulas Ventosas




Para las sobre presiones: Valvula AnticipadoraPara las depresiones: Valvulas Ventosas





Centro de BombeoMina Southern-PeruCentro de Bombeo

Mina Southern-PeruSistema de Control de Bomba Presiones de 700 PSI

MINSUR SAN RAFAEL


Vlvula Ventosa

Vlvula Control de Bomba 840

Centro de BombeoMina Southern-PeruCentro de Bombeo

Mina Southern-PeruSistema de Control de Bomba

MINSUR SAN RAFAEL


Vlvula VentosaVlvula

Anticipadora de Onda

Vlvula Control de Bomba

Sistema de Control de Bomba


Solenoide obstruido:

Debido a la presencia de sedimentos o suciedades hace que el solenoide se obstruya, y se comunica la presin desde P a A

El solenoide obstruido hace que todo el tiempo se comunique A con C, por tanto parte de la presin ingresa a la cmara de control y parte se drena por L. Consecuencia: Menor apertura de la vlvula y fuga constante de fluido. Tambin puede presentarse sedimentacin al interior de este acelerador y por tanto impedir el correcto funcionamiento de la vlvula.

Solenoide obstruido:

Debido a la presencia de sedimentos o suciedades, hace que el solenoide se obstruya, y nunca se comunique la presin desde P a A

El solenoide obstruido hace que todo el tiempo se comunique C con L, por tanto la cmara de control siempre esta conectada a la atmsfera. Consecuencia: Vlvula siempre abierta y no responde a la presin de cierre

Filtro Obstruido:

Al estar el filtro obstruido, la presin no ingresa al circuito de control, por tanto la vlvula no puede cerrarse. Vlvula HIDRAULICA

Sistema de Control de Bomba


Estos problemas se presentan cuando se tiene una mala calidad del fluido, que

puede presentar:


Partculas en suspensin que obstruyan el interior de las solenoides o accesorios del circuito de control.

Sedimentos, producto de los componentes propios del fluido, que al estar en reposo forman capas que obstruyen los pasos internos de las solenoides y accesorios del circuito de control, y llegan o obstruir el paso del fluido o bloquear a los mismos.

ALTERNATIVAS DE SOLUCION Valvulas BERMAD para Mineria

Realizar programas de mantenimiento peridico a fin de realizar limpieza interna de las solenoides y de los accesorios del circuito de control, con el propsito de retirar las sedimentaciones y evitar las obstrucciones de estos accesorios. La frecuencia dependera de la calidad del fluido, pudiendo ser inicialmente cada semana, y luego disminuir la frecuencia, en funcion de los resultados que se obtenga de las inspecciones semanales.

Implementar filtros de gran capacidad de control, que sean capaces de atrapar suciedades o sedimentaciones.

Emplear vlvulas solenoides de paso total, sin restricciones de seccin, a fin de evitar formacin de sedimentos.


PARA EL CASO DEL FILTRO DE CONTROL

Los filtros convencionales, no tienen la capacidad de filtrado requerida para fluidos no limpios o con sedimentos

Filtro Standard de Control:

Para fluidos limpios


FILTRO DE GRAN CAPACIDAD

PARA EL CASO DE LAS SOLENOIDES


Las solenoides convencionales para agua, tienen una seccin de paso reducido, por lo general de 1 mm., por lo que son propensas a sufrir obstrucciones cuando se trabajan con fluidos no limpios o con sedimentos.

Para esos casos, y en vlvulas de control, la solucin es emplear solenoides especiales, de paso nominal sin reducciones, de manera que no sufra de obstrucciones.

SOLENOIDE CONVENCIONAL AGUA LIMPIA

SOLENOIDE ESPECIAL PARA FLUIDOS NO LIMPIOS O CON SEDIMENTOS

PARA EL CASO DE LAS SOLENOIDES


Otra alternativa de solucin, empleada de acuerdo a la experiencia en sistemas de bombeo de extraccin de agua de profundizacin en interiores de mina de socavn, es el empleo de VALVULAS DE BOLA MOTORIZADAS, de paso total nominal, sin reducciones, y libre de obstrucciones.

Estas vlvulas vienen provistas de un actuador elctrico de de vuelta que permite la automatizacin de la vlvula control de bomba.

Valvula Control de Bomba para fluidos no limpios BUENAVENTURA - ORCOPAMPA


Vlvula Ventosa

Vlvula de Bola Motorizada

Valvula Control de Bomba para fluidos no limpios BUENAVENTURA - ORCOPAMPA


Vlvula Ventosa

Vlvula de Bola Motorizada de gran paso. Evita las obstrucciones tpicas de las solenoides

para estos tipos de fluidosFiltro de Gran

capacidad

Otros casos de fenomenos de golpe de ariete:

Llenado de reservorios

Otros casos de fenomenos de golpe de ariete:

Llenado de reservorios


Ejemplos de Golpe de ArieteValvulas BERMAD para Mineria

Ejemplo de Golpe de Ariete

Golpe de Ariete producido debido al cierre brusco de

vlvulas de altitud.

Dependiendo de las condiciones hidrulicas, el

cierre de una vlvula de altitud puede provocar sobre

presiones y un consecuente golpe de ariete

Cual es la solucin?La 73Q de Bermad solucionara estos

problemas


Valvula de Alivio de Presion

Al ingreso de los reservorios

Valvula de Alivio de Presion

Al ingreso de los reservorios


Valvula de Alivio de PresionValvula de Alivio de PresionValvulas BERMAD para Mineria

Vlvulas

Con Control

Electrnico

PARA REGULACION DE CAUDAL, PRESION, ETC.

Vlvulas

Con Control

Electrnico

PARA REGULACION DE CAUDAL, PRESION, ETC.

Vlvulas con Control Electrnico: Modelo 718

Vlvulas Bermad Modelo 718 con Control Electrnico


Controlador Bermad BE11/12 contiene:

Un modulo de logica segun algoritmo PID - Proportional Integral Deviation - control usado en sistemas auto-correctivos como lo son las valvulas Bermad 718.

Vlvulas Bermad Modelo 718 con Control Electrnico


Solenoides

Medidor de caudal

Caja de conexiones

Posicionador Electronico

Vlvula 718 instalada para controlar el caudal del sistema


LA RENOVACION ES NECESARIA

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Proteccion Contra Golpe de Ariete Mineria