REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD FERMIN TORO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE MANTENIMIENTO MECANICO CABUDARE EDO. LARA

ENSAYO:Sobrepresin en Tuberas

INTEGRANTES:

JOSE LUIS UNDA C. I. 14443946

Cabudare, Junio 2011

La Sobrepresin en las Tuberas

Como todos sabemos la presin es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que acta, es decir, equivale a la fuerza que acta sobre la unidad de superficie. Esta magnitud, debe ser controlada dependiendo del rea donde se maneje, ya que su descontrol podra generar un desequilibrio en el sistema en donde se est midiendo y crear consecuencias graves. Tal es el caso de las tuberas, las cuales son conductos que cumplen la funcin de transportar agua u otros fluidos. En su caso la presin o la sobrepresin que se ejerce viene originado por un fenmeno particular denominado El golpe de ariete que se origina debido a que el fluido es ligeramente elstico (aunque en diversas situaciones se puede considerar como un fluido no compresible). En consecuencia, cuando se cierra bruscamente una vlvula o un grifo instalado en el extremo de una tubera de cierta longitud, las partculas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrs y que siguen an en movimiento. Esto origina una sobrepresin que se desplaza por la tubera a una velocidad que puede superar la velocidad del sonido en el fluido. Esta sobrepresin tiene dos efectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubera. Cuando todo el fluido que circulaba en la tubera se ha detenido, cesa el impulso que la comprima y, por tanto, sta tiende a expandirse. Por otro lado, la tubera que se haba ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensin normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otra onda de presin en el sentido contrario. El fluido se desplaza en direccin contraria pero, al estar la vlvula cerrada, se produce una depresin con respecto a la presin normal de la tubera. Al reducirse la presin, el fluido puede pasar a estado gaseoso formando una burbuja mientras que la tubera se contrae. Al alcanzar el otro extremo de la tubera, si la onda no se ve disipada, por ejemplo, en un depsito a presin atmosfrica, se reflejar siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresin del fluido y la dilatacin de la tubera.

La sobrepresin debida al golpe de ariete es instantnea y debe sumarse a la presin normal de servicio o trabajo. Esta sobrepresin est en relacin directa con la velocidad del lquido, con la elasticidad del material de la tubera y con el tiempo en que se produce el paso de circulacin del lquido. El golpe de ariete es una gran fuerza destructiva que puede presentarse en cualquier sistema de bombeo, cuando en este el caudal (gasto) cambia repentinamente de un momento a otro cualquiera que sea la causa. Es pues, esencial y necesario que el ingeniero sea capaz de predecirlo (golpe de ariete), a la vez que estima la presin mxima que este puede llegar a producir y si es posible, instalar equipo capaz de reducir esta presin, hasta que quede dentro de los limites de seguridad. El establecimiento de la teora bsica se inicio con las contribuciones de Joukousky y Allievi hace alrededor de 85 aos. A estas le siguieron muchas otras contribuciones como l calculo numrico grfico y las computadoras. Aun cuando la teora y el mecanismo de calculo del fenmeno del golpe de ariete en lneas de descarga de bombas centrifugas ha avanzado mucho ltimamente, hay muchos aspectos que pueden ser confusos para muchos. As pues el propsito de este articulo es tratar de aclararlos. Para atenuar los daos ocasionados por el golpe de Ariete, existen varios medios, tales como:

Depsito de aire: consiste en un depsito acoplado a la Acumulador hidroneumtico: se trata de un depsito

tubera en el cual hay agua y aire a presin. cilndrico con una membrana llena de nitrgeno en su interior, que acta como cmara de expansin.

Chimenea de equilibrio: consiste en un depsito vertical,

cuya seccin puede ser variable, acoplado a la tubera y de altura mayor que la equivalente a la presin que soporte la tubera.

Ventosas: se emplean para evitar la cavitacin en los

puntos altos de la instalacin.

Vlvulas de seguridad: dichos accesorios se usan cuando

se admite la cavitacin, ya que se abren automticamente al aumentar la presin.

Vlvulas de retencin: se instalan normalmente en las

impulsiones para evitar el vaciado de la tubera a travs de la bomba. Las vlvulas de retencin con bypass disminuyen el golpe de ariete. Por otra parte adems de medios existen ciertos mtodos para

contrarrestar el golpe de ariete: Sistemas de bombeo de baja y alta presin: el golpe de ariete tiene mayor significacin en sistemas de baja presin, que en los de alta presin. Sin embargo, los cambios de presin son proporcionales a la velocidad con que se cambia la velocidad de la masa de agua contenida dentro de la tubera. Por lo tanto, una elevacin en la presin por una cantidad dada, representara un aumento en mayor proporcin dentro del sistema de baja presin, que lo que este mismo aumento de presin representara dentro de un sistema de alta presin. Tamao de la tubera: los efectos del golpe de ariete en un tubo de descarga de una bomba se pueden reducir al aumentar el tamao del tubo de descarga, porque los cambios de velocidad sern menores en el tubo ms grande. Efecto de volante ( WR2 ): Otro mtodo para reducir los efectos del golpe de ariete en los tubos de descarga de las bombas, es proveer un efecto de volante adicional en el elemento rotatorio del motor. En promedio, el motor por lo general produce alrededor del 90% del efecto del volante combinado de los elementos rotatorios de la bomba y el motor. Al ocurrir una interrupcin de corriente en el motor, un aumento de la energa cintica de las partes rotatorias, reducir la rapidez del cambio de la circulacin de agua en el tubo de descarga. Numero de bombas: Para una circulacin total dada en un tubo de descarga, un gran numero de bombas y motores pequeos, tendr mucha

menor energa cintica total en las partes rotatorias, para mantener la circulacin, que un numero pequeo de bombas. En consecuencia, para el mismo caudal total, los cambios de velocidad y los efectos del golpe de ariete a consecuencia de la interrupcin de la corriente son mnimos, cuando hay una sola bomba conectada en cada tubo de descarga. Velocidad especifica de las bombas: se debe tener cuidado de evitar daos a los motores de las bombas de mayor velocidad especifica, debido a estas velocidades inversas ms altas. Al arrancar una bomba en contra de una vlvula de retencin inicialmente cerrada, la bomba de flujo axial producir el mximo aumento de carga en el tubo de descarga porque tambin tiene la mxima carga de cierre. Al arrancar la bomba, una bomba de flujo radial producir un aumento nominal en la carga; pero, una bomba de flujo axial puede producir un aumento en la carga varias veces mayor que la carga esttica. Es as como podemos concluir (y por eso resalto dicha parte) que al interrumpir con rapidez la corriente de un lquido que circula con cierta velocidad a travs de un conducto, se producen fuertes variaciones de presin sobre las paredes interiores de ste y del elemento que corta al caudal suministrado como consecuencia del cambio brusco en el movimiento del lquido dentro de la conduccin cerrada, provocndose impactos de consideracin sobre todas las superficies expuestas a dichas alteraciones. Adems de las deformaciones motivadas por las sobrepresiones y depresiones mencionadas, se presentan vibraciones y otros efectos perjudiciales que pueden ocasionar roturas, aplastamientos y otros desperfectos en las tuberas y sus equipos, tales como anclajes, vlvulas, etc. Por tanto los efectos del golpe de ariete, especialmente importantes en conductos de gran longitud, y ms significativos al cerrar el paso de agua, se pueden atenuar, e incluso llegar a impedir, accionando lenta y progresivamente vlvulas, compuertas, etc. , y, primordialmente, mediante la instalacin de las chimeneas de equilibrio, en las cuales, al

actuar como pozos piezomtricos, se amortiguan las variaciones de presin. Para el ingeniero, es de trascendental importancia el estudio del posible golpe de ariete existente en cada conduccin, basndose en clculos de gran complejidad, al objeto de obtener el diseo correcto de la misma, el asentamiento adecuado de los elementos de cierre y aquellos otros dispositivos que contrarresten, dentro de lo posible, los efectos perjudiciales debidos a maniobras inadecuadas, que pudieran acarrear gravsimas consecuencias.