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HGL. Dudas.
Hola a todos nuevamente, saludo profe. @luis-ramos espero todo bien. Continuando con el ciclo de preguntas, aquí tengo una duda respecto a la HGL. Que la expuse en varias secciones para aclarar mi pregunta y a ver si estoy sacando las conclusiones correctas de la lección.
Analizando la silueta de la línea de LGH que nos presenta el ejemplo bentley. Imagen 1.
La gráfica solapa altura física con altura hidráulica. Pero no quiere decir que al subir la altura física subirá la altura Hidráulica. Las líneas negra, azul y roja son las alturas del sistema relativas a la línea verde, y no son absolutas estoy en lo correcto no?
Las alturas que aumenta la bomba o la presión del transitorio están de forma relativa quiero decir que su valor sería el de la grafica sea negra, azul o roja. Menos la verde. Que sería lo que marco con la línea morada??? Recuerdo que el texto dice, la LGH o HGL es la altura de cada punto de la tubería, pero es la altura por encima de la presión atmosférica.
A la hora de comprobar que una tubería aguanta o no el ocasional de presión, se resta la diferencia de la línea roja respecto a la verde????
Ahora si mi conclusión anterior es correcta, me surgen las dudas respecto a el LGH mínimo como y me apoyo con las imágenes 2 y 3.
en la imagen 2.
En el sitio donde apunta la flecha amarilla es el H mínimo que creo es en un caso extremo de entrega de la bomba en una situación de Run Out. Y esa altura se va perdiendo mientras se avanza por la tubería. Al entrar en la zona curva y estar por debajo de la línea de tubería se entra en presión negativa y se baja
hasta la presión de vapor por eso la línea de LGH se pega a la silueta de la tubería cierto ya que gráficamente para la presión del líquido no se puede bajar más, si no se vería como en la línea azul, si la presión sigue bajando no?
luego vuelve la línea subir hasta llegar el nivel de superficie en el reservorio superior donde marco con el circulo verde.
En este caso mi duda es: Es el reservorio superior el que aporta en contra sentido esa presión o esa altura de subida o es la energía cinética que vuelve a ser de presión una vez que el fluido haya pasado esa zona de la tubería?
en la imagen 3.
Lo mismo pasa pienso que pasaría en la imagen 3. Ya que al abrir de repente la válvula la presión puede bajar hasta la línea azul, pero la LGH mínimo punteada marcaría en ese caso la H mínima que es la presión de vapor no?
Ahora si estoy correcto en todo, voy a otra cuestión que me surge con la HGL y las superficies libres. Una línea trazada gráficamente entre superficies libres, no implica explícitamente de que se va a presentar una bajada de presión muy notoria como tal, o muchas burbujas de aire y menos para que se llegue a ser presión de vapor. Es solo una posibilidad y la probabilidad de que pase ya va en función del caso.(Mucho aire en el sistema, tipo de fluido y velocidad de flujo sea muy baja). Osea es un método gráfico para tomar previsiones pero no es definitorio.
Contrasto la imagen original del PDF. con la imagen modificada. Imagen 4.
Y bueno como siempre muchas gracias profe. Feliz día.
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6 Respuestas
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14566
Tutor
Piping
Hola @husseinhamdan ,
la LGH es una de las clásicas dudas cuando os metéis de lleno en el mundo de la hidráulica. se resuelve fácil ya verás:
1. Sobre la Imagen 1
Tienes un error de concepto inicial, pero tu conclusión práctica es correcta.Las líneas que ves en el software no son relativas. Son cotas absolutas referenciadas a un datum (normalmente el nivel del mar o una cota cero de proyecto).
Para calcular la presión interna que debe soportar la tubería en un instante dado, sí debes restar la cota física de la tubería a la LGH de ese momento. La carga de presión se define matemáticamente como la diferencia entre la Línea de Gradiente Hidráulico y la elevación física del punto. Si la línea roja de transitorio está a 600 m y tu tubería a 400 m, la tubería experimenta 200 m.c.a. de presión interna.
2. Sobre la Imagen 2
Entiendes bien que la LGH “choca” y se pega al perfil de la tubería porque la presión no puede bajar físicamente del límite de presión de vapor.Sobre tu duda en el círculo verde: la presión vuelve a subir por la condición de frontera que impone el reservorio superior. El tanque de destino tiene un volumen de agua que ejerce una contrapresión física sobre la tubería. El fluido, para poder entrar al reservorio, se ve obligado a igualar esa carga hidráulica.
3. Sobre la Imagen 3
Tu conclusión es correcta. Al generar un transitorio (ej. apertura brusca de válvula), la presión cae drásticamente. La línea punteada inferior marca el límite físico extremo: la presión de vapor del fluido. Más abajo de esa línea la columna de líquido se rompe (separación de columna), por lo que la gráfica te indica que ese es el fondo físico antes del colapso.4. Sobre la Imagen 4 (Aquí detente y léelo con calma)
Aquí tienes que resetear tu forma de pensar. Si la LGH (estática o dinámica) corta el perfil físico de la tubería y pasa por debajo de ella, no es una “posibilidad” ni un “método gráfico de prevención”.
Es un hecho innegable. Si la LGH está por debajo de la tubería, tienes presión negativa. Si cae por debajo de la presión de vapor, tienes cavitación SEGURO. Esto no depende de la “suerte”, ni de si hay “mucho o poco aire”, obedece estrictamente a la topografía y a los principios de conservación de energía.
Minimizar este hecho en un diseño real te llevaría a colapsar tuberías por aplastamiento (vacío) o a reventarlas por el golpe de ariete secundario cuando las cavidades de vapor implosionen.
Nunca trates una LGH por debajo de la tubería como una sugerencia, es una zona de fallo.
Cualquier duda adicional, replanteamos.
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988
Graduado
Iniciado
Hola profe. Feliz día del trabajador, espero esté todo bien.
Aquí voy a responder a cada parte para terminar de aclararme a ver si me confirma si entendí o todavía ando viendo lejos.
Combino cada parte de la respuesta que me dió con mi respuesta respectiva para no perdernos.
1. Sobre la Imagen 1
Tienes un error de concepto inicial, pero tu conclusión práctica es correcta.Las líneas que ves en el software no son relativas. Son cotas absolutas referenciadas a un datum (normalmente el nivel del mar o una cota cero de proyecto).
Para calcular la presión interna que debe soportar la tubería en un instante dado, sí debes restar la cota física de la tubería a la LGH de ese momento. La carga de presión se define matemáticamente como la diferencia entre la Línea de Gradiente Hidráulico y la elevación física del punto. Si la línea roja de transitorio está a 600 m y tu tubería a 400 m, la tubería experimenta 200 m.c.a. de presión interna.
Mi Respuesta.
Respecto a la imagen uno me faltaba el detalle de que la altura era en referencia al nivel del mar. O a alguna altura predeterminada. Pero me refería a que eran alturas relativas entre sí, pero que parten de una referencia fija. En este caso como dice el datum que menciona. Es que se presta a confusión.
“2. Sobre la Imagen 2
Entiendes bien que la LGH “choca” y se pega al perfil de la tubería porque la presión no puede bajar físicamente del límite de presión de vapor.Sobre tu duda en el círculo verde: la presión vuelve a subir por la condición de frontera que impone el reservorio superior. El tanque de destino tiene un volumen de agua que ejerce una contrapresión física sobre la tubería. El fluido, para poder entrar al reservorio, se ve obligado a igualar esa carga hidráulica.”
Mí respuesta.
Entiendo profe. Entonces la presión no puede bajar más porque no existe una interacción tan fuerte entre el vapor y el líquido y en vez de bajar aún más la presión lo que sucedería es que mayor cantidad de líquido se volvería vapor, pero a la misma presión.
En el caso de la contra presión como me comenta, imagino que sería el peso de la columna del tanque que “frenaría” el líquido que escapa y no termina de convertirse en vapor y convierte esa carga cinética en carga de presión y la cota de HGL asciende en cada punto respectivo.
“4. Sobre la Imagen 4 (Aquí detente y léelo con calma)
Aquí tienes que resetear tu forma de pensar. Si la LGH (estática o dinámica) corta el perfil físico de la tubería y pasa por debajo de ella, no es una “posibilidad” ni un “método gráfico de prevención”.
Es un hecho innegable. Si la LGH está por debajo de la tubería, tienes presión negativa. Si cae por debajo de la presión de vapor, tienes cavitación SEGURO. Esto no depende de la “suerte”, ni de si hay “mucho o poco aire”, obedece estrictamente a la topografía y a los principios de conservación de energía.
Minimizar este hecho en un diseño real te llevaría a colapsar tuberías por aplastamiento (vacío) o a reventarlas por el golpe de ariete secundario cuando las cavidades de vapor implosionen.
Nunca trates una LGH por debajo de la tubería como una sugerencia, es una zona de fallo.
Cualquier duda adicional, replanteamos.”
Mí respuesta.
Profe. Cuando habla de estática o dinámica, se refiere a si es por gravedad o impulsada por algún motor no? Ahora respecto a mi duda. Yo estoy partiendo desde un error y es de sacar la conclusión de meramente gráfica o por lo menos eso es lo que quería explicar. Y no que la pendiente o la forma de la HGL depende de las perdidas en sí. Y no se va a establecer solo en base a un criterio grafico como el unir con una línea las 2 superficies y en caso de algún punto quede por encima, lista cavitación. Por eso acorté la imagen original para mostrar 2 realidades distintas.
Como siempre, muchas gracias profe. Un fuerte abrazo.
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14566
Tutor
Piping
Hola Hussein, me alegro de que hayas profundizado tanto.
Te aclaro posibles lagunas:
2. Sobre la Imagen 2
Tu deducción es buena: La presión no baja más porque el líquido se sigue vaporizando para sostener esa presión.
Sin embargo, debes borrar la energía cinética de tu razonamiento para explicar la subida de la LGH al final. La energía cinética (velocidad) en una tubería de diámetro constante es prácticamente la misma a lo largo del tramo. La LGH asciende en ese punto final única y exclusivamente porque el tanque de destino impone su carga hidrostática. Es una condición de frontera física: el peso del agua del tanque manda y la tubería tiene que igualar esa presión para que el agua entre. No hay conversión de cinética a presión ahí.
3. Sobre la Imagen 4
Aclaremos la terminología:
LGH Estática: Fluido en reposo (válvulas cerradas, velocidad cero).
LGH Dinámica: Fluido en movimiento (ya sea empujado por gravedad o por una bomba).
Respecto a tu duda sobre el “criterio gráfico”: la línea que une dos superficies libres en flujo establecido (descontando las pérdidas por fricción) te da la LGH real. No es un simple “método gráfico” sujeto a interpretación. Es la representación visual exacta de la energía del sistema. Si esa línea (la LGH) corta la silueta de tu tubería, tienes un sifón. Y en ese sifón existen presiones negativas reales. No es una probabilidad, es física aplicada.
Si tienes esto claro, ya puedes avanzar con seguridad. Un saludo.
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988
Graduado
Iniciado
Lo he molestado mucho con el tema xD jajajajaja perdone. Sí ya medio la cacho. El tema con la imagen es que estoy mezclando el hecho de que el liquido fluye hacia el lugar donde está la menor presión. Pero también tenía la idea de que, sí en efecto es la presión impuesta por el tanque la que sube la HGL. Y se vence porque esa cota ya estaba siendo considerada para ser vencida por la bomba y existieran condiciones de flujo. Además estrictamente hablando El pico alto de la HGL sería en la punta de la tubería a la entrada del reservorio jajajaja.
Y respecto a la otra respuesta. Hay algo clave que usted me responde. Las perdidas por fricción están ya descontadas. En función de eso se va graficando la línea. Y se genera por ello su pendiente. Que no se altera a menos que haya un dispositivo que lo haga. Y sí, si la línea se cruza con un punto que la sobrepasa. hay presión negativa, así el dibujo sea esquemático. Ya que se supone que el nivel de la tubería es el valor de la presión de vapor a la temperatura del fluido. Copiado profe. Lo que pasa es que obvié el tema de que la pendiente de la HGL o la línea que dibuja la HGL se da por las perdidas y nos es por que agarremos una regla y unamos con una línea las superficies libres. Que es a lo que me refería en un principio.
Nuevamente agradecido con sus respuestas un fuerte abrazo profe.
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14566
Tutor
Piping
En absoluto es molestia @husseinhamdan ! Siempre es necesario llegar hasta el hueso de los conceptos 😁
Me alegro de haber aclarado tus dudas. Seguimos 💪🏽
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988
Graduado
Iniciado
Gracias de nuevo profe. A seguirle dando. PD: Ya corregí la publicación, me enredé al escribir, y no releí lo escrito como de costumbre… efecto domingo. Pero todo aclarado.
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