Comparación teórica-numérica de la sobrepresión generada en sistemas de tuberías de diámetro variable
DOI:
https://doi.org/10.4067/S0718-28132020000100078Palabras clave:
golpe de ariete, movimentos transitorios en conductos a presion, método de los elementos finitosResumen
Se analiza y compara el valor de la sobrepresión en una válvula ubicada aguas abajo en un sistema por gravedad, cuando se presentan variaciones en las propiedades geométricas en la conducción (cambios de diámetro). Se analiza la validez de los resultados obtenidos comparando dos metodologías, a saber: modelación numérica por elementos finitos y la aplicación de expresiones teóricas basadas en el método de celeridad y longitud equivalente. Para la resolución numérica de las ecuaciones se desarrolla una rutina computacional en Matlab que permite representar la propagación de las ondas de presión en la tubería. Se define el modelo numérico considerando todas las condiciones que presenta el problema y se examinan distintos casos en los que se presenten variaciones en las propiedades geométricas en la conducción considerando ensanches y angostamientos en distintas ubicaciones a lo largo de la conducción y se comparan con los resultados de las presiones máximas obtenidos mediante las aproximaciones teóricas.
Referencias
Abreu, J.M., Guarga, R. e Izquierdo, J. (eds.) (1995). Transitorios y oscilaciones en sistemas hidráulicos a presión. Unidad Docente Mecánica de Fluidos, Universidad Politécnica de Valencia, España.
Allievi, L. (1903). Teoria generale del moto perturbato dell’acqua nei tubi in pressione (colpo d’ariete). Associazione Elettrotecnica Italiana, Roma, Italia.
Bollrich, G. (2007). Technische Hydromechanik I. 6. Auflage. Huss-Medien GmbH, Berlin, Germany.
Chung, J. and Hulbert, G.M. (1993). A time integration algorithm for structural dynamics with improved numerical dissipation: the generalized-α method. Journal of Applied Mechanics 60(2), 371–375. https://doi.org/10.1115/1.2900803
Hughes, T.J.R. (1987). The finite element method: linear static and dynamics finite element analysis. Prentice-Hall, New Jersey, USA.
Jansen, K.E., Whiting, C.H. and Hulbert, G.M. (2000). A generalized-α method for integrating the filtered Navier-Stokes equations with a stabilized finite element method. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 190(3-4), 305–319. https://doi.org/10.1016/S0045-7825(00)00203-6
Kong, A. y Salazar, I. (2017). Sobre la influencia de la heterogeneidad de material en el cálculo de la sobrepresión en ductos en presión. Ingeniería Innova 13, 1-16.
Parmakian, J. (1963). Waterhammer analysis. Dover Publications, New York, USA.
Salazar, I., Köngeter, J. y Covarrubias, A. (2011). El método de los elementos finitos aplicados a problemas de mecánica de fluidos. Revista de Ingeniería Innova 1, 18-27.
Streeter, V.L. y Wylie, E.B. (1999). Mecánica de fluidos. 8ª ed., McGraw-Hill, México.
Twyman, J. (2019). Análisis transiente de la demanda de agua uniformemente distribuida. Obras y Proyectos 26, 43-50. https://doi.org/10.4067/S0718-28132019000200043
Twyman, J. (2018). Transient flow analysis using the method of characteristics MOC with five-point interpolation scheme. Obras y Proyectos 24, 62-70. https://doi.org/10.4067/s0718-28132018000200062
Twyman, J. (2016). Wave speed calculation for water hammer analysis. Obras y Proyectos 20, 86-92. https://doi.org/10.4067/S0718-28132016000200007
Videla, D. y Salazar, I. (2010). Comparación del método de Crank Nicholson y α-generalizado aplicados a la ecuación de flujo de aguas subterráneas. Obras y Proyectos 7, 51-56.
Zienkiewicz, O. y Taylor, R. (2000). El método de los elementos finitos. 5ª edición CIMNE, Barcelona, España.

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