Laboratorio virtual para el cálculo de fenómenos transitorios en redes de agua a presión por el método de las características
Contenido principal del artículo
Resumen
Los fenómenos transitorios hidráulicos pueden suscitar grandes daños a los sistemas de tuberías a presión destinadas al transporte de agua; es por ello que además de estudiar dichos sistemas en régimen estacionario o permanente, se deben analizar en régimen transitorio o modelo elástico, con el propósito de anticipar matemáticamente los efectos que produce el golpe de ariete, sobrepresiones y subpresiones que pueden llegar a destruir las tuberías, sea por explosión o por aplastamiento, respectivamente. En el estudio del modelo elástico se utilizan métodos numéricos y gráficos, el más divulgado para analizar la evolución del transitorio hidráulico en los sistemas a presión es el método de las características, el cual evalúa dos variables importantes (presión y caudal) a través del tiempo. En esta investigación se utiliza el método de las características para el análisis del transiente hidráulico. Como resultado de este estudio se genera una herramienta virtual denominada Hydrotransis v 1.0, la misma que ejecutado libremente -en línea- desde el portal del Laboratorio Virtual de Fluidos, Hidráulica y Eficiencia Energética – FHEEL-V, permite analizar el comportamiento de los fenómenos transitorios en tuberías. Hydrotransis v 1.0 se compone de dos módulos: transitorios hidráulicos para una línea de conducción simple y transitorios hidráulicos en sistemas de bombeo. Se trata de una aplicación informática dinámica, en la cual se observa de manera gráfica y numérica la evolución espacio-temporal del transiente hidráulico.
Descargas
Detalles del artículo
Con la finalidad de contar con un tipo de licencia más abierta en el espectro que ofrece Creative Commons, a partir de diciembre de 2022 desde el número 27, AXIOMA asume la Licencia Creative Commons 4.0 de Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0(CC BY-NC-SA 4.0). Tanto el sitio web como los artículos en sus diferentes formatos, reflejan esta información.
Hasta el mes de noviembre de 2022 con el número 26, la revista AXIOMA asumió una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0). Los artículos contenidos en cada número hasta el 26, cuentan con esta licencia y su descripción se conserva en el portal de nuestra revista.
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
CC BY-NC-ND
AXIOMA- Revista Científica de Investigación, Docencia y Proyección Social
Citas
Anderson, A. (1976). Menabrea ́s note on waterhammer: 1858. Research Student, Dept. of Engrg., Marischal Coll., Univ. of Aberdeen, Aberdeen, Scotland. Journal of the Hydraulics Division,102, (1), 29-39. doi: http://dx.doi.org/10.1061/JYCEAJ.0003646
Bergant, A., Simpson, A., Vitkovsky, J. (2001). Developments in unsteady pipe flow friction modelling. Journal of Hydraulic Research, International Association of Hydraulic Research. 39 (3), 249–257
Bouaziz, M.A.; Guidara, M.A.; Schmitt, C.; Hadj-Taieb, E. & Azari, Z. (2014). Water hammer effects on a gray cast iron water network after adding pumps. Journal Engineering Failure Analysis. 44. 1-16. Recuperado de http://dx.doi.org/10.1016/j.engfailanal.2014.04.023
Carlsson, J. (2016). Water Hammer Phenomenon Analysis using the Method of Characteristics and Direct Measurements using a “stripped”Electromagnetic Flow Meter. Royal Institute of Technology: Estocolmo, Suecia.
Elaoud, S.; Hadj-Taïeb, E. (2011). Influence of pump starting times on transient flows in pipes. Journal of Nuclear Engineering and Design, 241, 3624-3631. doi:10.1016/j.nucengdes.2011.07.039
Gulbahar, N . (2016). Planning and Design Principles of Transmission Line in Water Supply Project. International Journal of Engineering Technologies,2 (1), 22-28. doi: 10.19072/ijet.75015
Hydrotransis v 1.0 (2013). Aplicación web para el cálculo de fenómenos transitorios en redes a presión para distribución de agua potable urbana por el método de las características. Laboratorio Virtual de Fluidos, Hidráulica y Eficiencia Energética - FHEEL-V. Recuperado de http://www.fheel-v.utpl.edu.ec
Izquierdo, J.; Pérez, R.; Iglesias, P.L. (2004). Mathematical models and methods in the water industry. Mathematical and computer modelling, 39, 1353-1374. doi: 10.1016/j .mcm. 2004.06.012
Kaless, G. (2016). Una nueva aproximación para la evaluación del golpe de ariete incluyendo la condición inicial de presurización de la instalación y del fluido. Ingeniería del agua, 20 (2), 59-72
Kodura, A., & Weinerowska, K. (2005). Some aspects of physical and numerical modeling of water hammer in pipelines. International Symposuim on Water Management and Hydraulic Enginering, 125-133
Liu, E.; Zhu, S.; Li, J.; Tang, P.; Yang, Y.; Wang, D. (2014). Liquid Pipeline Transient Flow Analysis. The Open Fuels & Energy Science Journal.7. 9-11.
Meniconi, S.; Brunone, B.; Ferrante, M.; Massari, C. (2014). Energy dissipation and pressure decay during transients in viscoelastic pipes with an in-line valve. Journal of Fluids and Structures, 45, 235-249. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2013.12.013
Meniconi, S.; Brunone, B.; Ferrante, M. (2012). Water-hammer pressure waves interaction at cross-section changes in series in viscoelastic pipes. Journal of Fluids and Structures, 33, 44-58. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2012.05.007
Pandit, S. K., Oka, Y., Shigeta, N., & Watanabe, M. (2014). Comparative efficiencies study of slot model and mouse model in pressurized pipe flow. Journal of Urban and Environmental Engineering (JUEE), 8(1).
Provenzano P. (2013). Influencia del material de la conducción en el desarrollo del golpe de ariete. Mecánica Computacional, XXXII, 1347-1361.
Riasi, A.; Nourbakhsh, A. & Raisee, M. (2013). Energy dissipation in unsteady turbulent pipe flows caused by water hammer. Journal Computers & Fluids, 73. 124-133. http://dx.doi.org/10.1016/j.compfluid.2012.12.015
Rohani, M.; Afshar, M.H. (2010). Simulation of transient flow caused by pump failure: Point-Implicit Method of Characteristics. Journal of Annals of Nuclear Energy, 37. 1742-1750. doi:10.1016/j.anucene.2010.07.004
Sadafi, M.; Riasi, A.; Ahmad Nourbakhsh, S. (2012). Cavitating flow during water hammer using a generalized interface vaporous cavitation model. Journal of Fluids and Structures. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2012.05.014
Sánchez-Barra, A. J., Nicolás-López, R., Valdiviezo-Mijangos, O. C., & Camacho-Galván, A. (2016). Dynamic modeling of managed pressure drilling applying transient Godunov scheme. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology, 6 (2), 169-176.
Stokes, Y. M., Miller, A., & Hocking, G. (2016). Pressure drop in pipelines due to pump trip event. ANZIAM Journal,57, 163-204.
Tijsseling, A. & Anderson, A. (2007). Johannes von Kries and the History of Water Hammer. J. Hydraul. Eng., 133 (1), 1–8
Van Pham, T.; Georges, D. & Besançon, G. (2014). Predictive Control With Guaranteed Stability for Water Hammer Equations. IEEE Transactions on automatic control, 59 (2) pp. 465-470. doi: 10.1109/TAC.2013.2272171
White FM. (2011). Fluid Mechanics, 7th edn. McGraw-Hill Higher Education, New York - USA.
Wylie, E.B.; Streeter; Suo, Ls. (1993). Fluid Transient in Systems. Prentice-Hall, Englewood Cliffs.