DISPOSITIVOS PARA EL CONTROL DEL GOLPE DE ARIETE Acueductos a gravedad 1

DISPOSITIVOS PARA EL CONTROL
DEL GOLPE DE ARIETE
Acueductos a gravedad
1
CONTROL DEL GOLPE DE ARIETE
Dispositivos adecuados para acueductos a gravedad
Adecuada selección de válvulas y ley de cierre
Válvula de alivio
Chimenea de equilibrio
Cámara de aire o botellones antiariete
Válvulas de aire (presiones negativas)
Válvulas de control con velocidad de cierre no uniforme
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CONTROL DEL GOLPE DE ARIETE
Dispositivos adecuados para acueductos a gravedad
Válvula de cierre
Los dispositivos adecuados van depender del tipo de instalación y del
material, pues difiere el grado de protección si la tubería es rígida (por
ejemplo HºPº) o flexible (PRFV o PVC)
3
CONTROL DEL GOLPE DE ARIETE
Dispositivos adecuados para acueductos a gravedad
A) Adecuada selección de válvulas y ley de cierre
500
D2
V.M.
700
V.R.
CISTERNA
250
V.M.
D1
V.M.
CISTERNA
D3
1.
Válvulas reguladoras
2.
Válvulas aguja (D<100)
D1 > D2 > D3
3.
Válvulas mariposa
(700 > 500 > 250)
4.
Válvulas esclusa
4
Plano válvulas en paralelo con alivio
5
CONTROL DEL GOLPE DE ARIETE
Dispositivos adecuados para acueductos a gravedad
B) Válvula de alivio o antiariete
←
←
←
Consiste en una válvula a resorte o diafragma
que salta cuando la presión supera un valor
predeterminado, permitiendo la salida de un
flujo de agua al exterior. El resorte debe
poseer baja inercia para cerrar rápidamente
cuando desciende la presión.
Válvula de
alivio
Válvula de
cierre
6
Plano típico válvula de alivio
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CONTROL DEL GOLPE DE ARIETE
Dispositivos adecuados para acueductos a gravedad
C) Chimenea de equilibrio
La chimenea de equilibrio permite la reducción del golpe de ariete en el
Tramo 2 por la reflexión parcial que se produce, y transforma el fenómeno
en el Tramo 1 en una oscilación de masas.
Chimenea de
equilibrio
1
Túnel de
conducción
Tubería de
presión
2
T
8
Dispositivos adecuados para gravedad
D) Cámara de aire
Aire
El aire del botellón se encuentra a
presión.
←
La cámara de aire transforma el
golpe de ariete en oscilación de
masa reduciendo su magnitud.
V.C.
Chimenea
de equilibrio
Cámara de
aire
V.C.
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Dispositivos adecuados para gravedad
E) Válvulas de aire
En determinadas ubicaciones pueden aliviar las depresiones.
Se ilustra a continuación el funcionamiento de las válvulas de aire
como dispositivos antiariete reduciendo las presiones negativas, a
través de un ejemplo:
Acueducto a gravedad regulado aguas abajo + Cierre de válvula
10
D = 600 mm
ESQUEMA DEL MODELO
Chw = 120
Q = 300 l/seg (1080 m3/h)
Pk 3500
c = 1000 m/seg
System Profile
25
Head
20
15
Pk 3500
10
5
0
0
2000
4000
6000
8000
1.0E+4
Distance
11
Modelación del cierre de válvula en 60 seg
-
Velocidad de cierre uniforme
Head
Time 49.067
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
2000
4000
6000
8000
1.0E+4
8000
1.0E+4
8000
1.0E+4
Distance
Head
Time 53.867
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
2000
4000
6000
Distance
Head
Time 54.934
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
2000
4000
6000
Distance
12
Modelación del cierre de válvula en 60 seg
-
Velocidad de cierre uniforme
Valve closing in 60sec
120
100
Presión aguas
arriba de la
válvula
mwc
80
60
40
20
Presión
negativa!
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
sec.
13
Modelación del cierre de válvula en 60 seg
-
Velocidad de cierre uniforme
Diagrama envolvente de presiones a lo largo de la tubería
Org
Head
120
100
80
60
40
20
0
0
2000
4000
6000
8000
1.0E+4
Distance
14
Modelación del cierre de válvula en 60 seg
-
Velocidad de cierre uniforme
Variación de caudal en correspondencia con la válvula
0.35
0.30
0.25
Reducción del 25% del caudal en
los primeros 50 seg.
0.20
m3/s
Reducción de 75% del caudal en los
últimos 10seg, que es el tiempo
práctico del cambio de velocidad.
0.15
0.10
0.05
0.00
-0.05
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
sec.
15
Modelación del cierre de válvula en 60 seg
-
Velocidad de cierre uniforme
CON VÁLVULAS DE AIRE
D = 600 mm
Chw = 120
Pk 3500
Q = 300 l/seg (1080 m3/h)
c = 1000 m/seg
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Modelación del cierre de válvula en 60 seg
-
Velocidad de cierre uniforme
CON VÁLVULAS DE AIRE
120
100
Presión aguas
arriba de la
válvula.
80
mwc
60
40
20
0
-20
0
20
40
60
80
100
sec.
120
140
160
180
200
17
Modelación del cierre de válvula en 60 seg
-
Velocidad de cierre uniforme
CON VÁLVULAS DE AIRE
Volúmenes de aire
2.0
Aguas arriba
de la válvula
m3
1.5
1.0
Pk 3500
0.5
0.0
0
ch.3500
20
40
60
80
100
sec.
120
140
160
180
200
A/v valve
18
Dispositivos adecuados para gravedad
F) Válvulas de control con velocidad de cierre no uniforme
19
Modelación del cierre de válvula
-
Velocidad de cierre NO uniforme
CON VÁLVULA DE CONTROL
Válvula mod.30-x-FL / SP
20
Modelación del cierre de válvula
-
Velocidad de cierre NO uniforme
CON VÁLVULA DE CONTROL
120
Presión en correspondencia con la válvula
100
mwc
80
60
40
25m Línea
20
0
0
20
40
60
80
100
sec.
120
140
160
180
200
21
Modelación del cierre de válvula
-
Velocidad de cierre NO uniforme
CON VÁLVULA DE CONTROL
0.35
0.30
Caudal en correspondencia con la válvula
0.25
m3/s
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
-0.05
0
20
40
60
80
100
sec.
120
140
160
180
200
22
Modelación del cierre de válvula
Velocidad uniforme
-
Comparación de diagramas envolventes
Org
120
40
20
0
0
2000
4000
6000
8000
1.0E+4
8000
1.0E+4
Distance
Velocidad Controlada
Time 0.1
120
100
Head
Head
100
80
60
80
60
40
20
0
0
2000
4000
6000
Distance
23