Instituto Golpe Ariete Acueduc Gravedad

DISPOSITIVOS PARA EL CONTROL DEL GOLPE DE ARIETE Acueductos a gravedad

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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)

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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

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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

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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

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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

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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