viernes, 15 de abril de 2011

Golpe de Ariete (II)

   

    Se agradecen los comentarios y este fue el que me causo mas gracia, ja!

    Ahora, entrando en materia, Segunda entrega de Golpe de Ariete, water hammer o Pulso Joukowski, para recordar un poco y plantear lo que a continuacion veremos, al momento del cierre de la valvula o al encontrarse el fluido con una resistencia, en este caso el fin de una tuberia, la primera capa del liquido en contacto con esta obstrucción,  y de espesor diferencial, pasa de velocidad U a velocidad nula. en este punto necesariamente  la energía cinetica se transforma en potencial, elevandose la  presión a un valor ∆h y comprimiéndose el líquido en ρ + ∆ρ. Para un instante posterior (t0
+ ∆t)
otra capa de líquido pasa por el mismo proceso, dando como resultado que el fenómeno de aquietamiento de las capas (y consecuentemente aumento de presión) se propague en el sentido de O a M con una cierta velocidad que llamaremos c celeridad de onda.

    En esta ultima parte es lo que habiamos mencionado que el material o fluido se va acumulando en el cierre u obstruccion del flujo, representado graficamente en el video del primer post.Tomando en cuenta que el material  de la conducción tiene un modulo de elasticidad E, el conducto sera deformado por el aumento de presion. En las figuras siguentes podremos verlo



    Transcurrido un tiempo ∆t del cierre del obturador, el fenómeno alcanzará la sección a la
distancia l = c ∆t.

    Hasta este punto tenemos que la perturbación ha llegado al punto M, al inicio de la tuberia o del sistema; toda la tuberia se encuantra dilatada en D + ∆D, y el liquido detenido (U = 0) y su masa especifica aumentada ∆ρ.

    En este momento se crea una situacion de no equilibrio por las presiones reinantes en el sistema, lo cual se resuelve por medio de una nueva conversion de la energia, pero ahora de potencial a cinetica, obviamente que ahora el sentido de de la velocidad sera de O a M y su magnitud igual a U ya que precisamente esa fue la causa de la generacion del incremento de presion.

     Ahora, en este punto podremos comparar este fenomeno directamente en el proceso de llenado. En las valvulas de llenado, se completa el sistema cuando un envase vacio ingresa e inicia el proceso, el paso del fluido se ve obstruido por el fondo del envase, el cual proporciona la resistencia al flujo, O cerrado y en ese momento se empieza a acumular fluido y por lo tanto incremento de presion. Si bien es ciero que dependiendo de las condiciones del envase, es la resistencia que va a ejercer, el diseño de este tiene cierto comportamiento en condiciones controladas, si durante su llenado los paremetros de velocidad de flujo, tiempo de cierre de las valvulas y tamaño del envase (altura) varian o no son tomados en cuenta, las desviaciones en el proceso seran adjudicadas causas no totalmente ciertas. Aqui lo interesante de la ingenieria, buscar mediante razonamiento logico las causas de los problemas, muchas veces por medio de principios fisicos...simple, aunque me he encontrado a varios que tienen oxidada su navaja de Occam.

    Proximo post, (que espero no tardarme tanto), ahora si calcular la fuerza ejercida al ponto O, en el caso de los envases, al fondo de este.

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