Vibration, dynamics and noise

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Análisis del golpe de ariete

Análisis de transitorios para sistemas de líquidos

Water Hammer Analysis on pump

En los sistemas de tuberías de líquidos ocurren eventos transitorios durante las actividades normales de operación, como la apertura y cierre de válvulas, la estrangulación escalonada de las válvulas, el arranque y la parada de las bombas, las paradas de emergencia, la transferencia entre tanques, el transporte en camiones y la carga y descarga marítima. Esos eventos transitorios generan grandes ondas de presión positiva o negativa que se transmiten a lo largo del sistema de tuberías a la velocidad del sonido del fluido. Las presiones transitorias pueden generar riesgos graves para la integridad de las tuberías, como la ruptura y el colapso de las mismas, la cavitación, la separación de la columna y el cierre repentino de las válvulas de seguridad. A esos esas situaciones transitorias se las suele llamar "golpe de ariete”, o sobrepresión dinámica. 

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1 Información general

Históricamente, la mayor parte de los sistemas de tuberías están diseñados para situaciones previstas de operación en condiciones estables con un margen de seguridad para cubrir situaciones inesperadas. Sin embargo, con las técnicas modernas de modelado de fluidos, es posible comprender bien los transitorios, planear y diseñar el sistema de tuberías para mejorar su integridad general. El golpe de ariete y los transitorios de líquidos deberían incluirse en la etapa de diseño una vez que se comprende el tamaño inicial de las tuberías, la disposición y el funcionamiento general del sistema.

Se recomienda el estudio transitorio del golpe de ariete para:

  • Todo sistema de tuberías de líquidos en etapa de diseño para evaluar la integridad del sistema de tuberías en condiciones transitorias.
  • Predecir el golpe de ariete en sistemas de bombeo en situaciones de operación normales y transitorias (p. ej., la pérdida de energía).
  • Predecir los transitorios causados por la oscilación de las válvulas, la apertura repentina de las válvulas, la incorporación de corrientes nuevas y otros cambios en la operación.
  • Mejoras del flujo y la altura manométrica del sistema de bombeo.
  • Sistemas donde las consecuencias de una falla son graves: fluidos peligrosos, riesgos a la seguridad y al medioambiente.
  • Calcular las fuerzas transitorias resultantes en las tuberías para determinar los niveles de esfuerzo.
  • Todo sistema existente donde ocurran vibraciones excesivas o choques al cerrarse las válvulas o al detenerse las bombas.
2 Alcance
  • Evaluar la magnitud de las presiones transitorias del sistema de tuberías causadas por eventos transitorios.
  • Recomendar la protección del sistema ya sea mediante el uso de parámetros del sistema de control, componentes específicos (tipos de válvulas, ubicaciones, etc.), componentes específicos para manejar sobrepresiones (cámaras de compensación, sistemas de alivio de la presión, etc.) o mediante cambios a las especificaciones de tuberías o a la disposición.
  • En los casos en que sea necesario, calcular las fuerzas de las tuberías debido a diferentes transitorios en operación.
  • El modelado se realiza con un programa específico de modelado de fluidos dinámicos. Los cálculos resuelven ecuaciones reguladoras unidimensionales de la cantidad de movimiento y flujo másico para fluidos en el dominio del tiempo mediante el uso del método de las características. Los cálculos de la velocidad y la presión vs. el tiempo se realizan con condiciones límites especificadas, como una presión o velocidad dada vs. el tiempo, extremo abierto, extremo cerrado, extremo anecoico, etc. Los resultados de las simulaciones se dan en el dominio del tiempo o en el dominio de la frecuencia.

Opciones

  • Cálculo de la fatiga de las tuberías debido a fuerzas transitorias causadas por el golpe de ariete.
  • Para sistemas existentes con golpe de ariete, cálculo de la longevidad a la fatiga de las tuberías debido a fuerzas transitorias.
  • Análisis de campo con resolución de problemas de pulsaciones y vibraciones.
3 Beneficios para los clientes

Asegurarse de que el sistema de tuberías esté protegido contra eventos transitorios mediante la realización de un análisis del golpe de ariete tiene los siguientes beneficios:

  • Conocer el riesgo que tienen las operaciones peligrosas diarias.
  • Asegurarse de que el sistema pueda soportar condiciones anormales sin fallar.
  • Más confiabilidad, disponibilidad, eficiencia y seguridad al evitar derrames de fluidos y fallas en las tuberías y los depósitos.
  • Menos costos de operación y mantenimiento.
  • Solución rentable para evitar problemas relacionados al golpe de ariete y para reducir al mínimo los riesgos.
4 Ventajas de Wood

Wood es el líder mundial en análisis del golpe de ariete y pulsaciones por los siguientes motivos:

  • Damos consejos que brindan respuestas para las aplicaciones y prestamos un servicio continuo de atención al cliente.
  • Tenemos los programas de modelado acústico/mecánico más avanzados del mercado.
  • Brindamos recomendaciones oportunas.
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6 Servicios relacionados
Eventos de golpe de ariete medidos in situ que exceden la presión nominal de la tubería. 
7 Palabras clave
  • Golpe de ariete
  • Sobrepresión

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