• Author / Uploaded
• PauloSebastianOliveiraNovoa

Citation preview

ANALISIS DE FLUJO TRANSITORIO TERMODINAMICA

Docente: Tamayo Flores Hernnan Alumnos: Reyes Bustamante Fernando Valdivia Llerena Alvaro Carrera: Ingeniería Mecánica Semestre: IV Turno: Tarde

5

Índice 1. Flujo transitorio en tuberías 2. Tipos de Transitorios 2.1 Transitorios Suaves 2.2 Transitorios Bruscos 3. Fases del Transitorio 3.1 Primera Fase 3.2 Segunda Fase 3.3 Tercera Fase 3.4 Cuarta Fase 4. Métodos para reducir el golpe de Arieta

5

Introducción 

Esta parte de la Mecánica de fluidos, estudia a estos, teniendo en cuenta las fuerzas tangenciales o de corte que provocan deformación permanente. Para que este hecho se dé, el fluido debe estar en movimiento, con velocidad no constante, con respecto a un sistema de referencia inercial, este movimiento del fluido, es lo que se denomina flujo del fluido.



Los flujos internos en ductos en general se encuentran en la mayoría de las aplicaciones, desde el suministro de agua potable hasta el transporte de líquidos industriales.



Los transitorios tienen lugar cuando se ponen en funcionamiento o paran las bombas de una instalación, al abrir y cerrar válvulas, en los procesos de llenado y vaciado de tuberías, es decir, siempre que se produce una variación brusca en la velocidad del fluido.



Estos flujos pueden ser continuos o no continuos, uniformes o no uniformes. El fluido puede ser incompresible o compresible, y el material del que están hechas las tuberías puede ser elástico, inelástico, o tal vez visco elástico.

5

Capitulo Nº1 Tipos de Transitorio Transitorios Bruscos o Golpes 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 una válvula 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 el fluido, 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 se desplaza 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 reflejará siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresión del fluido y la dilatación de la tubería.

5

Métodos para reducir el golpe de Ariete

Válvulas de alivio rápido Son de dispositivas que permiten de forma automática y casi instantánea la salida de la cantidad necesaria de agua para que la presión máxima en el interior de la tubería no exceda un valor límite prefijado. Suelen proteger una longitud máxima de impulsión el orden de 2 km. Los fabricantes suelen suministrar las curvas de funcionamiento de estas válvulas, hecho que facilita su elección en función de las características de la impulsión.

Calderín Consiste en un recipiente metálico parcialmente lleno de aire que se encuentra comprimido a la presión manométrica. Existen modelos en donde el aire se encuentra aislado del fluido mediante una vejiga, con lo que se evita su disolución en el agua. El calderín amortigua las variaciones de presión debido a la expansión prácticamente adiabática del aire al producirse una depresión en la tubería, y posteriormente a la compresión, al producirse una sobrepresión en el ciclo de parada y puesta en marcha de una bomba. Su colocación se realiza aguas debajo de la válvula de retención de la bomba. Se instala en derivación y con una válvula de cierre para permitir su aislamiento.

5

Transitorios Suaves 

Transitorios suaves: suelen estar producidos por variaciones lentas de las condiciones de funcionamiento tales como la variación de los consumos o de las alturas de los depósitos de la instalación o por aperturas o cierres lentos de las válvulas. En estos transitorios se consideran el fluido incompresible y las tuberías rígidas.

5

CAPITULO Nº2 Fases del Transitorio 

vCuando se produce el cierre de la válvula la sección de fluido inmediatamente aguas arriba de la válvula se detiene súbitamente, convirtiendo su energía cinética (debida a la velocidad V0 que tenía) en energía de presión (aparece una sobrepresión de valor ΔH sobre el valor de la piezométrica de régimen)..