Cuando se trata de efectos significativos causados por el Golpe de Ariete en Tuberías que conducen agua, la situación de detención accidental del caudal suministrado por una Estación de Bombeo es la que quizá representa las condiciones más desfavorables en la operación de la impulsión.
Esta detención accidental de los equipos dentro de una Estación de Bombeo es generalmente causada por la falla del suministro de energía eléctrica a los motores de forma súbita, generándose a partir de ella sobrepresiones en la Aducción que generalmente alcanzan magnitudes considerables, comprometiendo así la integridad física de las tuberías y accesorios instalados tanto en la Estación como en la Aducción.
Veremos en este artículo como, con Ariete, es posible de forma práctica estimar y comparar estas sobrepresiones generadas por el Golpe de Ariete en una impulsión ante la ocurrencia de la falla de los equipos de una Estación de Bombeo.
Creación del Perfil Longitudinal de la Impulsión
Hemos definido la geometría de la Tubería de Impulsión con los siguientes datos en el Diálogo Parámetros de la Aducción de Ariete:
Adicionalmente para la Impulsión, en el caso de las Presiones Máximas soportadas por las tuberías que la conforman, seguimos los pasos de este Artículo para definir las Envolventes en condiciones permanentes así como en condiciones Transitorias, considerando el caso de tuberías de Hierro Fundido Dúctil.
Dispositivo Aguas Arriba de la Impulsión: Estación de Bombeo
La Estación de Bombeo alimentadora de la Impulsión a analizar por Golpe de Ariete, estará conformada por 4 Bombas Centrífugas, con las características resumidas en el Diálogo Estación de Bombeo→ficha Datos de Ariete:
Como lo que se desea es modelar la detención accidental de los equipos en la Estación de Bombeo, hemos activado la opción Utilizar Inercia del Equipo para especificar que esta detención comience a los 10 segundos desde el inicio de la simulación. De esta forma será posible también visualizar los resultados durante la fase previa al inicio del Golpe de Ariete (es decir, en los primeros 10 segundos).
La ficha Operación del diálogo Estación de Bombeo queda configurada de la siguiente manera:
Dispositivo Aguas Abajo de la Impulsión: Tanque de Altura o Carga Fija
La impulsión modelada estará descargando en un Estanque que consideraremos con nivel constante de agua (256 m) a lo largo de la simulación, para lo cual creamos el dispositivo desde el menú Dispositivos de Ariete e introduciremos el valor del Nivel de Agua:
En este momento tenemos toda la información lista para el Análisis del Golpe Ariete en nuestra Impulsión de ejemplo, así que ¡comencemos!
Obteniendo la Envolvente de Piezométricas Máximas y Mínimas por Golpe de Ariete
Para realizar el cálculo Transitorio con Ariete, sólo es necesario pulsar el botón Iniciar Cálculo de régimen Transitorio desde la barra de herramientas del programa:
Al cabo de unos segundos, la ventana principal presentará las envolventes de Piezométricas para Golpe de Ariete:
En la cual podemos apreciar que, para el caso de la Envolvente Máxima se está, en prácticamente la totalidad de la extensión de la impulsión, por debajo de la Envolvente de Presiones Máximas Soportadas por la tubería, no requiriéndose por lo tanto a este nivel de la utilización de dispositivos de protección contra el Golpe de Ariete.
Visualizando Resultados en Puntos Específicos de la Impulsión
En Ariete es posible visualizar los gráficos de resultados, a lo largo del tiempo de simulación escogido, para los distintos puntos en que se ha dividido a la impulsión (30 en este ejemplo).
Para ver los resultados, debemos seleccionar el punto en cuestión, haciendo clic sobre él en el Perfil Longitudinal, y visualizar de forma instantánea los resultados para el Intervalo de Tiempo Actual en el Panel Resultados:
Para presentar el gráfico, por ejemplo, de piezométricas en el punto seleccionado, hacer clic sobre la opción Piezométrica, del Botón Gráficos y Tablas:
Creando Gráficos Combinados para el Análisis del Golpe de Ariete
Otra posibilidad, al presentar gráficos de resultados con Ariete, es la de escoger, para el punto de control seleccionado según se refirió en el aparte anterior, otra variable para ser presentada en un mismo gráfico en un eje secundario.
Supongamos que se desea visualizar, conjuntamente con la presión en el punto de control, la evolución del volumen de la cavidad de aire generada por el Golpe de Ariete en dicho punto.
Haremos clic en el botón Gráficos y Tablas del panel Resultados y seleccionaremos la opción Presión. Se presenta el gráfico dentro del diálogo Gráfico de Resultados de Ariete:
Observemos que en este diálogo se presenta el panel Incluir Otros Resultados, desde el cual podremos seleccionar no sólo otro Campo de resultados a incluir para el mismo punto, sino que también se podrá seleccionar Campos desde otro punto de Control, seleccionado en función de su progresiva en la impulsión.
Para agregar el gráfico de volumen de Aire en el punto Actual, sólo será necesario seleccionar, desde la lista Campo a Incluir, el parámetro y pulsar Agregar Campo:
De esta forma, dentro de nuestro análisis del Golpe de Ariete en la Impulsión, podremos establecer que, en el caso específico de la progresiva 5.373,31, la cavitación se inicia aproximadamente en el segundo 18, manteniéndose esta condición hasta el segundo 26.
Presentando los Resultados del Golpe de Ariete en Tablas
Por último, los resultados en cualquier punto a lo largo del período de simulación seleccionado pueden ser presentados seleccionando la opción Tabla del Panel de Resultados→ botón Gráficos y Tablas, para presentar el diálogo siguiente:
Desde el cual se puede no sólo imprimir la tabla, sino también copiarla al portapapeles para pasarla, por ejemplo, a un Libro de Microsoft® Excel.
Así, el Análisis de Resultados del Golpe de Ariete en una Impulsión, abastecida desde una Estación de Bombeo, se hace más sencillo utilizando una herramienta práctica y simple como Ariete. ¿Qué esperas para probarlo?