Informe de Chimenea de Equilibrio

MODELOS HIDRAULICOS II CHIMENEA DE EQUILIBRIO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académica Profesional de Ingeniería Hidráulica

INDICE I.

INTRODUCCIÓN................................................................................................ 2

II.

OBJETIVO......................................................................................................... 2

III.

MARCO TEÓRICO...........................................................................................3

3.1

Tipos de Chimenea de Equilibio ..................................................................... 3

3.2

Ven!a"as de la Chimenea de Equilibio .............................................................4

3.3

#olpe de Aie!e............................................................................................. 4

IV.

MATERIA$E% & E'UI(O%................................................................................ 5

V. (ROCEDIMIENTO E)(ERIMENTA$.....................................................................5 VI.

CA$CU$O% & RE%U$TADO%............................................................................ 6

VII.

CONC$U%IONE% & RECOMENDACIONE%........................................................7

VIII.

BIB$IO#RA*+A................................................................................................ 7

Apéndice.................................................................................................................. 8

Formulas Empleadas............................................................................................ 9 Nomenclaturas................................................................................................... 10

MODELOS HIDAULICOS II

1


I.

INTRODUCCIÓN

%on !ube,as -e!iales que naen de las !ube,as /o0adas 1 que -an a !emina a dep2si!os eados o abie!os donde el a3ua se enuen!a paada4 siendo la olumna de a3ua popoional a la pesi2n que e5is!e en la !ube,a /o0ada. Cuando se podue el iee de una -6l-ula de sal-a3uadia se 3enea una onda de sobepesi2n denominada 3olpe de aie!e que -ia"a po la oien!e 7a3uas aiba4 a3uas aba"o se podue una depesi2n8. $as himeneas de equilibio onsi3uen absobe es!as ondas que pasan a se osilaiones de al!ua de sus olumnas de a3ua4 onsi3uiendo as, que a3uas aiba no se popa3ue el 3olpe de aie!e. $os /en2menos pesen!ados en el in!eio de las !ube,as neesi!an se desi!os ma!em6!iamen!e paa pemi!i su an6lisis desde pun!o de -is!a ien!,/io 1 !enol23io. Es!os es!udios han impulsado el desaollo de la me6nia de /luidos4 haiendo posible la ons!ui2n de equipos que es!6n some!idos a ondiiones ada -e0 m6s ele-adas 1 eduiendo las /allas po /a!i3a4 el uido e5esi-o 1 los des3as!es po3esi-os po a-i!ai2n.

II.

OBJETIVO 2.1 GENERAL: (edei el ompo!amien!o hid6ulio del po!o!ipo de una himenea de equilibio a pa!i del modelo ons!uido. Es!udia el /en2meno de 3olpe de aie!e median!e una himenea de equilibio 1 el ompo!amien!o de la misma paa di/een!es -aloes de audal. •

•

2.2 •

•

•

ESPECÍFICOS: Vei/ia si las osilaiones en una himenea de equilibio on sei2n i3ual al de la !ube,a de pesi2n es es!able o ines!able. Vei/ia si las osilaiones en una himenea de equilibio paa un iee len!o 1 un iee 6pido. Repesen!a en una 36/ia las osilaiones.


2


III. MARCO TEÓRICO

$as himeneas de equilibio o !oes pie0om9!ias son ondu!os -e!iales que se omunian on la !ube,a de suminis!o de a3ua a las !ubinas de una en!al hidoel9!ia on el ob"e!o de amo!i3ua las -aiaiones de pesi2n en los ondu!os. Cuando la -6l-ula pe-ia a las !ubinas se iea4 se podue un aumen!o de pesi2n en la !ube,a que se popa3a a3uas aiba. Es!e /en2meno se onoe on el nombe de 3olpe de aie!e. $as !oes pie0om9!ias son eipien!es de 3an al!ua abie!os que po!e3en el !amo a3uas aba"o 1 eduen la in!ensidad del 3olpe de aie!e a3uas aiba. Adem6s las himeneas de equilibio son es!u!uas omplemen!aias en al3unas cent!"e# $%&'e"(ct%c!# 1 es!aiones de bombeo las uales es!6n des!inadas a absobe las sobepesiones 1 subpesiones ausadas po el 3olpe de aie!e. %i no se on!ola el 3olpe de aie!e4 el sis!ema puede su/i da:os seios. (o es!e mo!i-o el aumen!o de pesi2n es on!olado median!e la himenea de equilibio. Cuando se podue es!e aumen!o de pesi2n4 pa!e del /lu"o se ondue po el amino m6s /6il que !iene la himenea. De es!e modo se e-i!a que !odo el aumen!o de la pesi2n se podu0a en una !ube,a eada4 lo ual pod,a ompe diha !ube,a. Cuando se !emina la onda de pesi2n del 3olpe de aie!e4 el /lu"o -uel-e a desende po la himenea4 lo que po-oa que aumen!e la pesi2n. Es!o po-oa de nue-o unas ondas de pesi2n que haen que el /luido -uel-a a asende po la himenea4 1 as, suesi-amen!e. Es!o 3enea un mo-imien!o osila!oio del a3ua en la himenea. Al ea la -6l-ula o los 6labes dis!ibuidoes de la !ubina4 el a3ua del !;nel puede en!a libemen!e en la himenea4 donde se paa al on-e!i su ene3,a in9!ia en ene3,a po!enial.

<.=

Tipos de Chimenea de Equilibio     

Chimenea senilla o po0o pie0om9!io. Chimenea on -e!edeo. Chimenea di/eenial. Chimenea on 6maa. Chimenea de es!an3ulamien!o in/eio.


3


<.> Ven!a"as de la Chimenea de Equilibio 

Almaena el a3ua duan!e el pe,odo de e5lusi2n de a3a has!a que la -eloidad en el ondu!o se ha1a desaeleado al nue-o -alo del 93imen.



A!en;a los e/e!os del /en2meno poduido po el ambio del 93imen de audales.



(opoiona una supe/iie libe de ese-as4 "un!o al meanismo Teminal de ese-a4 omo euso paa ompensa las osilaiones poduidas po el 3olpe de aie!e 1 paa limi!a 1 edui las sobe pesiones en la ondui2n.



%uminis!a el a3ua adiional equeida en !ubinas duan!e la demanda de a3a4 has!a que la -eloidad en el ondu!o se ha1a aeleado al nue-o -alo del 93imen.

<.<#olpe de Aie!e Un 3olpe de aie!e se oi3ina debido a que los /luidos que eoen una !ube,a se enuen!an en mo-imien!o4 1 po !an!o !ienen una ie!a ineia popoional a su masa. Al ea un 3i/o o una -6l-ula4 se o!a el /lu"o4 po lo que se in!en!a de!ene epen!inamen!e a !oda esa masa en mo-imien!o4 que puede se del oden de ien!os o inluso miles de ?ilo3amos. En!ones el /luido 7"un!o on la !ube,a8 se ompo!a omo un ma!eial li3eamen!e el6s!io que 3enea una onda de pesi2n en diei2n on!aia a la diei2n oi3inal de mo-imien!o@ el 3olpe de aie!e. Es!a onda puede pesen!a di-esas e/le5iones 1 ampli/iaiones que la do!an de una 3an /ue0a4 siendo una de las ma1oes ausas de a-e,as en !ube,as e ins!alaiones hid6ulias. $a pesi2n m65ima que sopo!a la !ube,a4 7posi!i-a o ne3a!i-a84 se6 la suma o es!a del inemen!o del -alo del 3olpe de aie!e 78 a la pesi2n es!6!ia de diha ondui2n. En el -alo del 3olpe de aie!e in/lui6n -aios /a!oes4 !ales omo la -eloidad del !iempo de paada4 que a su -e0 que a su -e0 puede se el iee de la -6l-ula de ompue!a o el pao del mo!o. O!os /a!oes se,an la -eloidad del a3ua den!o de la ondui2n4 el di6me!o de la !ube,a4 e!. (aa e-i!a es!e inemen!o del 3olpe de aie!e o sobepesi2n eada4 se ins!ala6n -aios elemen!os omo@ V6l-ulas de e!eni2n4 aldeines de aie4 himeneas de equilibio4 -6l-ulas an!iaie!e4 e!.


4


Casos en que se puede pesen!a un 3olpe de aie!e@       

Cambies en la abe!ua de la -6l-ula4 aiden!al o planeado. Aanque o in!eupi2n de bombas Cambios en la demanda de po!enia de !ubinas Cambios de ele-ai2n de embalse Vibai2n de impulsoes en bombas4 -en!iladoes o !ubinas. Vaiaiones en la ape!ua o iee del 3obenado o e3ulado de una !ubina po ambios en la a3a de los sis!emas el9!ios. Vibai2n de aesoios de/omables !ales omo -6l-ulas.

IV. MATERIAE! " E#UI$O!          

V.

Tanque de alimen!ai2n. Tube,a de desa3a. Tube,a de ebose. Chimenea de equilibio. V6l-ula de iee 6pido. V6l-ulas de iee len!o. Con2me!o. A3ua. C6maa /ilmadoa. inha.

$ROCEDIMIENTO E%$ERIMENTA

=. %e eniende la ele!obomba4 paa eiula el audal. >. %e llena el !anque de alimen!ai2n has!a un ni-el de a3ua deseado. <. $ue3o se aben las -6l-ulas de iee 6pido 1 iee len!o paa as, man!ene una al!ua de a3ua ons!an!e en la himenea. . $ue3o se poede a /ilma on la 6maa paa obse-a las osilaiones4 1a son mu1 6pidas4 que nos a1udaa on la !oma de da!os. . %e iean 6pidamen!e las -6l-ulas an!eiomen!e menionadas paa /oma un 3olpe de aie!e. %e iniia la !oma de las le!uas de !iempo 1 la al!ua de a3ua en la himenea en los ni-eles m65imos 1 m,nimos alan0ados po el /luido4 has!a que es!a pemane0a en una al!ua ons!an!e de a3ua. . %e epi!e el poedimien!o an!eio paa un se3undo ensa1o. MODELOS HIDAULICOS II

5


VI. CACUO! " RE!UTADO!


6


VII. CONCU!IONE! " RECOMENDACIONE!

$as himeneas de equilibio se aa!ei0an po se sis!emas es!6!ios que /oman pa!e de la es!u!ua misma de la ins!alai2n. %i no se on!ola el 3olpe de aie!e4 el sis!ema puede su/i da:os seios. Con la himenea de equilibio se e-i!a que !odo el aumen!o de la pesi2n se podu0a en una !ube,a eada4 lo ual pod,a ompe diha !ube,a.

El 3olpe de aie!e alan0a6 ma3ni!ud dis!in!a on/ome sea en el momen!o en que la bomba sale de se-iio 7po un o!e en el suminis!o de ene3,a el9!ia4 po e"emplo8. El 3olpe de aie!e solo /uniona paa /luidos inompesibles 1a que en los ompesibles es di/,il alan0a una pesi2n neesaia que ha3a que el /lu"o se ompima lo su/iien!e paa 3enea el ambio de ene3,a ine!ia a po!enial. Con/ome las -6l-ulas se iean4 el /lu"o se dei-a haia la himenea de equilibio 1 el ni-el de a3ua sube po enima del !anque.

VIII. BIBIO&RAF'A

BOU #ANNAM4 Mouni. 7>FFG8. H a(orator)o de *)dr+ul)ca,. Uni-esidad de Oien!e. Vene0uela. •

#ONA$E4 $uis. 7>FFF8. H Curso de *)dr+ul)ca de Canales A()ertos. Uni-esidad de Oien!e. Vene0uela.

•

h!!p@KK.buenas!aeas.omKensa1osKChimeneaLDeLEquilibio.

•

Chimenea de Equilibio en l,nea. Chile@ &esenia Ama1a Consul!a@ = ma1o >F=. Disponible en@ h!!ps@ KKpe0i.omKh-a5l=eeoeqqKhimeneaLdeLequilibioK


7


•

#olpe de aie!e. en l,nea. Colombia@ Jaio #u0m6n Consul!a@ = ma1o >F=. Disponible en@ h!!p@KKin3enieiaeal.omK3olpeLdeLaie!eK

Apéndice


8


Formulas Empleadas



Q=

a= 





V t

√

T =

9900

48,3 +

2 L a

Ha =

a V 0

Ha =

uando

g

a V 0 

K ∗ D e

g

∗T

t≤

2 L a

uando

4 paa un iee len!o

t >

2 L a

4 paa un iee 6pido.

t


9


Nomenclaturas            

'@ Caudal ons!an!e de la !ube,a 7mKse38. V@ Veloidad del /luido 7mKse38. $@ $on3i!ud de la !ube,a 7m8. a@ Veloidad de la onda de pesi2n a lo la3o del !ubo 7mKse38. D@ Di6me!o del !ubo 7m8. T@ Tiempo equeido paa alan0a la sobe pesi2n m65ima 7se38. a@ %obe pesi2n 7m8. 3@ Aeleai2n debida a la 3a-edad 7P4Q=mKse38. !@ Tiempo del iee de la -6l-ula 7se38. S@ Coe/iien!e de las esis!enias hid6ulias de la -6l-ula en /uni2n del !iempo 7adimensional8. e@ Espeso de la !ube,a 7m8. >5$Ka@ Tiempo de ida 1 -uel!a4 1 -ie-esa de la onda 7se38.


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Informe de Chimenea de Equilibrio

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