Estudio de la capacidad de admisión y expulsión de aire de una ventosa con diferentes mecanismos de salida del aire mediante técnicas CFD

Abstract

[ES] La presencia de aire en el interior de las instalaciones hidráulicas a presión, especialmente durante el llenado y vaciado de las mismas, presenta un grave riesgo para la integridad de la instalación. Este aire se acumula en determinadas zonas, y para poder gestionarlo de una forma adecuada se hace uso de las ventosas. Este tipo de dispositivos permiten la expulsión del aire acumulado durante el llenado de las instalaciones y su entrada durante el vaciado. Además, permite la gestión del mismo en condiciones de funcionamiento normales. Además de estar colocadas en un lugar adecuado, tiene que realizarse un dimensionado preciso para que cumplan su papel de forma segura en el interior de las instalaciones. Sin embargo, su caracterización es compleja, y en ocasiones la curva proporcionada por el fabricante no se ajusta plenamente con el comportamiento real de las ventosas. Este trabajo tiene como objetivo caracterizar de forma precisa el modelo de ventosa IRUA-960- DN80 y el efecto que tiene su cubierta mediante la utilización de técnicas CFD (siglas en inglés de Mecánica de Fluidos Computacional). De esta forma se pretende llegar a un modelo real del funcionamiento de la ventosa más allá de la curva proporcionada por el fabricante, y estudiar como un cambio en la geometría de la cubierta puede modificar su comportamiento. La simulación se ha realizado mediante el uso de ANSYS y su paquete de CFD Fluent. Además, la geometría ha sido preparada previamente con Autodesk Inventor. Estas herramientas han permitido crear un modelo matemático para caracterizar el comportamiento de la ventosa para diferentes caudales de expulsión. Además, sobre este modelo se ha podido variar y estudiar las variaciones en los puntos de funcionamiento de la ventosa con las diferentes geometrías de carcasa propuestas. El modelo original se ha validado con datos experimentales obtenidos por el profesor Pedro Luis Iglesias Rey.

[CA] La presència d'aire en l'interior de les instal·lacions hidràuliques a pressió, especialment durant l'ompliment i buidatge de les mateixes, presenta un greu risc per a la integritat de la instal·lació. Este aire s'acumula en determinades zones, i per a poder gestionar-ho d'una forma adequada es fa ús de les ventoses. Este tipus de dispositius permeten l'expulsió de l'aire acumulat durant l'ompliment de les instal·lacions i la seua entrada durant el buidatge. A més, permet la gestió del mateix en condicions de funcionament normals. A més d'estar col·locades en un lloc adequat, ha de realitzar-se un dimensionat precís perquè complisquen el seu paper de forma segura en l'interior de les instal·lacions. No obstant això, la seua caracterització és complexa, i de vegades la corba proporcionada pel fabricant no s'ajusta plenament amb el comportament real de les ventoses Este treball té com a objectiu caracteritzar de forma precisa el model de ventosa IRUA-960-DN80 i l'efecte que té la seua coberta per mitjà de la utilització de tècniques CFD (sigles en anglès de Mecànica de Fluids Computacional) . D'esta manera es pretén arribar a un model real del funcionament de la ventosa més enllà de la corba proporcionada pel fabricant, i estudiar com un canvi en la geometria de la coberta pot modificar el seu comportament. a simulació s'ha realitzat per mitjà de l'ús d'ANSYS i el seu paquet de CFD Fluent. A més, la geometria ha sigut preparada prèviament amb Autodesk Inventor. Estes ferramentes han permés crear un model matemàtic per a caracteritzar el comportament de la ventosa per a diferents cabals d'expulsió. A més, sobre este model s'ha pogut variar i estudiar les variacions en els punts de funcionament de la ventosa amb les diferents geometries de carcassa proposades. El model original s'ha validat amb dades experimentals obtinguts pel professor Pedro Luis Esglésies Reu.

[EN] Air presence inside pressurized installations, especially during filling and emptying, risk heavily installation integrity. Air gathers inside the installation in certain points, and it is there where Airing valves are required. These devices allow the air flow outside during filling and permit it to flow inside when emptying. They also manage the air flow during steady conditions. A part from being well located, they have to be correctly sized. Otherwise, they won’t perform as they had been designed. The main problem is that normally manufacturers curve does not represent the real performance of the valve. This project goal is to accurately characterize the Airing Valve IRUA-960-DN80 and the effect different case geometries have on its performance. This has been done by using CFD methods (Computerized Fluid Dynamics). In this way, the objective was obtaining an accurate model a part from the manufacturer one, and obtaining the difference between different cases. Simulation has been done by using ANSYS and its CFD module Fluent. Geometry has been previously adjusted in Autodesk Inventor. This tools have permitted to make a mathematical model to characterize the airing Valve performance and using this model it has been possible to see the change in different working points and cases. Original model has been proved with experimental data provided by professor Pedro Luis Iglesias Rey.