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Consulta Volumen Gas Tanque hidroneumatico
Buenas tardes, quisiera consultar una cuestion, estoy realizando unas modelaciones para practicar en el software y cuando intento ver el grafico de variacion de volumen de gas del tanque hidroneumatico tengo un grafico como este. Cual podria ser el motivo?
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16 Respuestas
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Me olvide de etiquetarte @luis-ramos estuve buscando información en los manuales de bentley pero no me queda muy claro. Quizás vos me podrías dar una ayuda
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¡Hola @oscarpiersanti !
Parece que tu tanque hidroneumático es demasiado grande para el sistema.
Fíjate en la imagen que te adjunto de un tanque que recibe la onda de choque del fluido de un sistema de ejemplo, nos permitirá sacar conclusiones (imagen 1)
En este caso vemos como el volumen de gas parte de un estado estacionario de 400 litros. En este ejemplo el volumen del tanque es de 2000L y el volumen de líquido inicial de 1600L, lo que nos da un volumen inicial de gas de 400L.
En el gráfico podemos ver como el volumen de gas aumenta considerablemente cuando empieza a generarse vacío en la tubería y el tanque comienza a inyectar líquido. Luego el fluido retorna y el gas desciende y así hasta su estado estacionario.
Hasta aquí todo correcto ¿no? 😁
Bien, ahora veamos que sucede si el tanque tiene un volumen de 200.000L y tenemos 100.000L de gas (algo muy similar a la imagen que adjuntas).
En la imagen 2 podemos ver el resultado, muy similar al que comentas. Es un tanque totalmente sobredimensionado que no sufre apenas variación en su volumen ya que inyecta fluido en el sistema pero para la capacidad definida es una cantidad totalmente despreciable.
Prueba a reducir el volumen del tanque hasta 4000 0 5000L con un 50% de gas, al menos para hacer pruebas y descartar (o confirmar) que se debe a esto. A ver qué tal te va 👀
Ya me comentas!!
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Buenas @luis-ramos , tal cual como me indicaste, probe con un tanque de menor dimensión y obtengo un grafico similar al que me indicas. Ahora hago otra consulta, al realizar disminuir el volumen del tanque, las presiones negativas aumentan por lo que estaría en malas condiciones del sistema. Cuales serian los próximos pasos a probar para intentar que las presiones negativas queden por encima del perfil de la cañería. La idea es solucionar con tanques anti ariete, el sistema posee válvulas de aire de triple efecto también.
Además tengo el mensaje que indica “The bladder-type hydropneumatic tank fills its containing tank.” lo cual indicaría que el tanque se ha vaciado durante el transitorio
PD: He leído en el cual hay empresas o proveedores como bermad que actualmente están utilizando válvulas anticipadoras de onda y válvulas de triple efecto para las soluciones a los transitorios. He leído lo que indica la universidad politécnica de valencia en el cual para estas situaciones no es recomendable instalar solamente válvulas de aire de triple efecto como protección ante estos fenómenos, cual es tu opinión?
Adjunto algunas imágenes.
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@luis-ramos He intentado realizar con el ejemplo que me enviaste del tanque de 2000L y el nivel inicial del agua 1600L, lo que nos da un volumen inicial de gas de 400L. En mi caso, colocando los mismos datos empieza en 1000L
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@luis-ramos Aumentando el HGL inicial las presiones negativas disminuyen, pero tengo el otro problema de que si aumento demasiado voy a tener problemas de sobrepresión en la cañeria. Esto es asi?
Comparacion: Tanque de 4000L Volumen inicial 2000 HGL 140
Tanque de 4000L Volumen inicial 2000 HGL 80.
En la segunda imagen se puede visualizar que el volumen maximo es mayor que el que se coloco inicialmente, por lo que se debe aumentar no?
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¡Hola @oscarpiersanti !
Los 4000L eran un número orientativo que utilicé para ver el origen de tu error. Funcionaba en un sistema ejemplo que fabriqué para simular tu error, pero no tienes que aplicarlo necesariamente en tu sistema.
Para mitigar estas presiones negativas puedes probar a aumentar la capacidad de tu tanque sin problema, siempre teniendo en cuenta que si llegas hasta las cotas de 200.000L como tenias antes, el tanque no se comportará tal como se espera (con la onda amortiguada).
Prueba a ir aumentando la capacidad del mismo siempre teniendo en cuenta que cuando la gráfica no sea de forma similar a la que hemos visto (ojo similar en forma, no en valores 👀) ahí estará tu cota máxima.
Prueba en intervalos de 5000L para analizar el comportamiento y en caso de que la solución no mitigase las presiones negativas podrías cambiarlo de ubicación o utilizar válvulas de triple efecto para complementarlo.
Antes que nada probaría con un aumento de capacidad para ir probando diferentes escenarios.
Prueba con esto y me comentas 😁 Saludos! 👋🏽
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Hola @luis-ramos este sistema ya tiene válvulas de triple efecto, puede ser que mi error sea el de no realizar la precarga? Entiendo que estos elementos se deben precargar con 1,2,3,6,7,8,9 y hasta 10 mca ( normal) lo que hace que al aplicar esta precarga el nivel de presiones negativas vaya disminuyendo.
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Hola @oscarpiersanti !
Antes que con precarga yo probaría a aumentar la capacidad del tanque hidroneumático o mover la válvula de sitio o el tanque, o ambas cosas.
Puedes adjuntar una captura del perfil del sistema completo? Quizás sea necesario compensar las presiones negativas con un mayor volumen. Es complejo determinar a simple vista, será cuestión de ir iterando soluciones 😁
Saludos!
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hola @luis-ramos Te adjunto las imágenes. Que pasaría si para contrarrestar las presiones negativas el tanque termina siendo sobredimensionado?
Otra consulta, si por ejemplo en Pressure Gas preset – coloco valores de los fabricantes 1,2,3,4,5,6,,7,8,9,10 mca el volumen máximo de gas es mucho mayor que el volumen del tanque inicial, entiendo que debido a esto debo aumentar la capacidad del tanque, al hacer esto el grafico Gas Volume vs Tiempo no coincide con el adecuado.
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Hola @luis-ramos estuve intentando varias posibilidades, cambio de lugar del tanque, etc. y lo unico que hasta el momento me funciono es aumentar el valor de HGL inicial (No se si esto es correcto). Con esto las presiones negativas disminuyen pero el grafico Gas volumen vs tiempo no es similar al que deberia dar. No se que otras cosas puedo intentar.
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¡Hola @oscarpiersanti !
Aumentar el HGL significaría aumentar la presión a la que trabajaría el tanque respecto al resto del sistema. Básicamente es subir la cota piezométrica dotando al tanque de una mayor presión inicial.
No obstante, me puedes enviar el modelo por we transfer para validar el gráfico gas volumen?
Ya siento curiosidad por ver el modelo y “trastearlo” 😁 Saludos!!
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Hola @luis-ramos entonces aumentar HGL seria igual que colocar los valores en Pressure Gas Preset?. Adjunto el modelo y ojala podamos resolverlo. Yo voy a seguir intentando con las modificaciones. https://we.tl/t-Z6FIMBTYPJ
Muchas gracias
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Hola @oscarpiersanti !
Estuve viéndolo y saqué algunas conclusiones:
Lo primero, se trata de un caso de vaciado, por lo que no tenemos que buscar el golpe de ariete en sí, ni un transitorio como tal, únicamente asegurar que no tenemos vacíos excesivos durante el vaciado.
Si vemos el caso sin resolver primero (imagen 1) podemos ver como la presión mínima toca la línea de presión de vapor en los tramos finales de la instalación. Observado la burbuja de vapor, de unos 3 litros, todo hace pensar que la solución está en el nodo J-9.
He probado activando la topología de la válvula triple efecto que tienes ahí modelada (imagen 2, sólo esa, sin tanque ni el resto de válvulas) y las presiones ya no tocan la presión de vapor, además de que la burbuja desaparece. Esta podría ser una opción válida ya que, aunque tengas presiones negativas, no alcanzas la presión de vapor.
Si probamos con el tanque con un HGL de 100 las presiones aumentan porque el tanque se encarga de aportar toda la presión que se pierde cuando la bomba se para, se vacía por completo y por eso aparece la gráfica de vaciado que me mostrabas al principio del post para el nodo HT-1. Esta opción sólo sería válida si el tanque está pre-llenado, ya que la bomba que has modelado tienen un Head de 20 metros y no podría llenar el tanque hasta los 100 HGL (imagen 3). (la diferencia de cotas es de más de 40m)
Y ahora la opción que parece que funciona mejor, usar un tanque pero con un HGL de 75, que podría llenarse con la bomba si aporta los 20m de HEAD, estarás en presiones negativas respecto al perfil pero muy lejos de las presiones de vapor (imagen 4).
Como te comentaba, aquí no hay un transitorio como tal, lo que debes intentar es suplir esa falta de caudal en el perfil que puede generar vacío al principio, pero no se trata de una línea en la que podamos esperar un rebote del fluido por lo que no debemos buscar esa gráfica para el tanque anti ariete con perfil senoidal amortiguado que te comenté al principio (pensaba que estábamos en un transitorio al uso).
Espero te sirvan estas reflexiones para tu proyecto!! Antes de tomar la decisión final, recuerda comentar con fabricantes tu objetivo para que confirmen que sus equipos cumplen 100% con las exigencias requeridas, tanto tanques como válvulas y bombas.
Suerte con el Proyecto!! 🤓
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Hola @luis-ramos
¿Se pueden tolerar presiones negativas siempre y cuando no genenren el fenomeno de separacion de columna? . Como se asegura que la tuberia estructuralmente no se dañara con el vacio.
¿En el ejemplo mencionado porque no usar una valvula de aire? de tal manera que se evite el vacio.
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Hola @frankastulle ,
Puedes tener presiones por debajo de la HGL siempre que no se produzca separación de columna en el sistema. Aunque siempre conviene evitarlo para que no queden burbujas de aire en puntos altos.
Si estás en este escenario, la presión negativa suele ser mínima, por lo que la tubería no fallaría por vacío. No obstante para que tengas la referencia del diseño de tuberías por vacío, se referencia en a ASME B31.3 párrafo 304.1.3, que te redigirige directamente al ASME BPV Sec VIII Div1 UG28-30.
Este sistema manejaba un gran volumen de fluido, ten en cuenta que las válvulas están limitadas por su capacidad para evacuar (o admitir) aire. Si la válvula de mayor diámetro que podemos encontrar no evacua (o admite) el aire con suficiente rapidez, tenemos que acudir a tanques.
Saludos!
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