Análisis de los transitorios hidráulicos generados durante los procesos de llenado y vaciado en instalaciones reales

Abstract

[ES] Al realizar maniobras de llenado y de vaciado en los sistemas hidráulicos a presión, se generan en el interior de las tuberías unos cambios bruscos de presión que pueden provocar importantes daños. Para evitar alcanzar estas sobrepresiones o depresiones excesivas, deben instalarse válvulas de aire o ventosas, las cuales permiten el intercambio de aire entre el interior y el exterior, durante las maniobras de llenado y de vaciado. Para analizar todas las variables hidráulicas que intervienen en los diferentes procesos, se opta por la aplicación de un modelo matemático que permite simular la evolución temporal, tanto de la bolsa de aire, como de la columna de agua. Este modelo, el cual está compuesto por diferentes ecuaciones diferenciales, ya ha sido validado en pequeñas instalaciones de laboratorio y el objetivo en el presente trabajo es aplicarlo a sistemas reales de grandes dimensiones. Las redes seleccionadas para el estudio son conducciones de diámetros nominales de 400 y 600 mm, pertenecientes a la Empresa Mixta Metropolitana S.A (EMIMET), empresa que gestiona el suministro de agua al Área Metropolitana de Valencia (desde la Estación de Tratamiento de Agua Potable hasta los municipios). Esta empresa, ha facilitado los datos de las pruebas de campo realizadas en las instalaciones mencionadas que, posteriormente, se comparan con las mediciones obtenidas con el modelo. Los resultados que nos ofrece el modelo matemático presentan una similitud considerable con las mediciones hechas por EMIMET, lo que significa que el modelo se puede validar para instalaciones reales de gran tamaño.

[EN] When filling and emptying maneuvers are performed on pressure hydraulic systems, sudden pressure changes are generated inside the pipes, which can cause significant damage. To avoid achieving these excessive overpressures or depressions, air valves or suction cups must be installed, which allow the exchange of air between the inside and the outside, during filling and emptying maneuvers. To analyze all the hydraulic variables involved in the different processes, the application of a mathematical model is chosen that allows to simulate the temporal evolution, both air bag and the water column. This model, which is composed by different differential equations, has already been validated in small laboratory facilities and the goal in this work is to apply it to large real systems. The networks selected for the study are conductions of nominal diameters of 400 and 600 mm, belonging to Empresa Mixta Metropolitana S.A (EMIMET), a company that manages the water supply to the Metropolitan Area of Valencia (from the Potable Water Treatment Station to the municipalities). This company has provided the data of the field tests carried out in the above-mentioned facilities which are subsequently compared with the measurements obtained with the model. The results offered by the mathematical model have considerable similarity to the measurements made by EMIMET, which means that the model can be validated for large actual installations.