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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Departamento Acadmico de Hidrulica e Hidrologa
EVALUACIN DE LOS MTODOS DE ANLISIS DEL
FENMENO DE GOLPE DE ARIETE APLICADO A
CENTRALES HIDROELCTRICAS
Martes, 12 de mayo de 2015
URIBE FERNANDEZ, ALDO
CONCEPTOS BSICOS
1 + 1 +12
2= 2 + 2 +
22
2+
Ec. Darcy-Weisbach:
= f
2
2
Ecuacin de Energa:
= 2
2
Prdidas Menores:
1 + 1 +12
2= 2 + 2 +
22
2+ f
2
2+
2
2
DEFINICIONES
Trnsito Hidrulico: Se conoce con el nombre de transitorios a los
fenmenos de variacin de presiones en las conducciones a presin,
motivadas en variaciones proporcionales en las velocidades.
Cuando la variacin es tal que implica el impedimento de escurrir, es decir,
velocidad final nula, y cuando adems, las oscilaciones de presin por ese
motivo son grandes, al fenmeno se lo
denomina golpe de ariete.
Se podra definir al fenmeno de Golpe de Ariete como la oscilacin de
presin por encima o debajo de la normal a raz de las rpidas
fluctuaciones de la velocidad del escurrimiento.
DEFINICIONES
Cavitacin: El fenmeno de golpe de ariete provoca ondas de sobrepresin
as como de presin negativas que viajan a travs de toda la tubera. Si en
algn punto la presin baja por debajo de la presin atmosfrica
circundante, se produce una regin de vapor conocida como cavitacin.
Tubera Forzada: Se denomina as al conducto que transporta un
determinado caudal desde la cmara de carga hasta el cuarto de
mquinas en una central hidroelctrica, y est sometido a fuertes presiones.
Chimenea de equilibrio: Viene a ser un depsito vertical o inclinado, que
colocado en el trayecto de una tubera a presin, reduce, aguas arriba, la
sobrepresin o depresin del golpe de ariete.
Vlvula deCierre
V=Vo
Propagacin de Onda
Tiempo=0L/c
= /
Allievi obtiene una expresin del incremento de altura de presin.
V=Vo
Propagacin de Onda
Tiempo=0.5L/c
= /
V=0
Propagacin de Onda
Tiempo=1L/c
= /
V=0
V=-Vo
Propagacin de Onda
Tiempo=1.5L/c
= /
V=0
V=0V=-Vo
Propagacin de Onda
Tiempo=2L/c
= /
V=-Vo
Propagacin de Onda
Tiempo=2.5L/c
= /
V=0
Propagacin de Onda
Tiempo=3L/c
= /
V=0
V=Vo
Propagacin de Onda
Tiempo=3.5L/c
= /
V=0
V=Vo
Propagacin de Onda
Tiempo=4L/c
= /
Se Repite el Ciclo
TEORA DE LA COLUMNA RGIDA
Lquido incompresible.
Tubera rgida.
Fluido uniforme.
Dimetro de tubera cte.
Prdidas por friccin despreciables.
Tubera llena a todo momento.
Tubera de dimetro constante.
Nivel de reservorio constante.
Los cambios en altura de velocidad son
insignificantes en comparacin con los
cambios de presin.
0=1212
4+ 1
0
2
= 1
TEORA DE LA COLUMNA ELSTICA
Lquido compresible.
Tubera elstica.
Tubera llena a todo momento.
Incluye prdidas por friccin.
Fluido uniforme.
Dimetro de tubera cte.
Tubera de dimetro constante.
Nivel de reservorio constante.
Los cambios en altura de velocidad son insignificantes en
comparacin con los cambios de presin.
Ecuacin del Movimiento
+
+
0 =
Ecuacin de Continuidad
..
. A +
..
= 0
= 0.5
= Depende del tipo de aseguramiento, juntas a lo largo de la tubera
forzada.
Celeridad de la Onda de Presin (c)
E (acero)=21010/2 ( = 0.3)
E (PVC)=3108/2 ( = 0.45)
E (HDPE alta densidad)=9107/2
E (HDPE de baja densidad)=2.4107/2
E (hormign)=4109/2 ( = 0.3)
Temp. C Mod. Elasticidad Vol.
0 2.2109/2
= 1
2
= 1 2
= 1
: Coef. de Poissons del material.acero y el hierro fundido 0.3.
Para tuberas muy rgidas: E
=
1 + ( )( )
0.5
Ecuacin del Movimiento Ecuacin de Continuidad
1 =
+
+
2= 0
2 =1
+ 2
= 0
Ecuacin de J. Saint Venant
2 =
+
+
2
= 0
1 =
+1
+ +
2= 0
Ecuacin de Onda Una forma de resolucin
2
2= 22
22
2= 22
2
Mtodo de las Caractersticas Tubera Horizontal =0:
1 =
+
+
2= 0
2 =
+2
= 0
2 + 1 = 0
+
+2
+
+
2= 0
=
=2
=
=
Para C+.
+
+
2= 0
Para C-.
2= 0
Para C+. 1 + 1 + 1 1 = 0
Para C-. +1 +1 +1 +1 = 0
1
+
1
+
22 0
= 0
Para C+. =
Para C-. = +
= 1 + 1 1 1
CM = +1 +1 + +1 +1
= +
2
=
=
22
GRACIAS POR SU ATENCIN