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Simulación de Válvulas. Conclusiones y dudas.
Hola profe. @luis-ramos Saludos por aquí espero esté todo bien.
Por aquí vengo con un par de dudas y conclusiones a ver si me ayuda con ellas.
Luego de ensayar con una válvula en el HAMMER en este caso con una FCV, di con varias conclusiones y me surgieron también algunas dudas. Varias de esas válvulas comparten las siguientes características:
En la tabla de propiedades.
Tenemos el Status (initial).
Que indican Indica el funcionamiento de la válvula. El cual tiene 3 opciones.
Active = Válvula abierta y representa a la válvula trabajando en función del flow setting (initial).
Inactive = A la válvula totalmente abierta sin definir un flow setting.
Closed = Totalmente cerrada, que es igual a tenerla en activa con flow setting en 0.SETTINGS.
La otra propiedad que me llamó la atención. Está en la parte de Physical donde hay una opción que se llama:
Pattern (Valve Settings), y según medio entendí en la documentación. Esta es la que define como opera la válvula relativo a su % de apertura de compuerta y define su ciclo de operación respecto al tiempo, resaltan también que el Status (initial) debe estar previamente en Active, para poder utilizar este Pattern. Dice la documentación que este Pattern gobierna el control previo establecido (en el texto usan la palabra Override, sobrescribe). Supongo se refiere a lo de Status (initial). Pero aún teniendo esta parte de Pattern (Valve Settings) como fija (Fixed) o no (Pattern incluido).
Al realizar el análisis transitorio el que gobierna en este caso es el Operating rule del transitorio. Operational (Transient).Entonce qué función tiene ese Pattern (Valve Settings). Y no veo que afecte en nada el flujo establecido quiero decir que no afecta el valor de Flow Settings debajo de Status initial, este ultimo es el que prevalece en el analisis de condición inicial. Y también que a diferencia del Operational transient (que es el que gobierno en el analisis transitorio). Este muestra el tiempo vs. Un Multiplier, ese multiplicador es respecto a qué? También % de apertura y cierre? Pero por qué la diferencia en el nombre?… Ver imagen 1.
ACTIVE VS INACTIVE.
Ahora respecto al análisis entre los estados Active e Inactive. Me sucede que en el estado Active, se me refleja una alarma que me indica de una posible initial Surge. Osea un aumento de presión cuando el valor de Flow Settings está por debajo del valor de flujo libre cuando la valvula está totalmente abierta (INACTIVE). Me da a entender que incluso antes de la simulación de transitorio, que inicia a un tiempo X. Hay algo que pasa antes respecto a las presiones y lo reflejo en un circulo morado en la imagen. Ver imagen 2.Respecto al estado INACTIVE no se ve caída de presión y se obtiene un perfil de elevación distinto en la simulación y es entendible. Entiendo que previo al estrangulamiento parcial de la válvula haya una altura y después de la válvula gobierne otra altura que es producto de la presión o altura del reservorio #2.
Ahora también obtengo el mismo perfil hidráulico que el INACTIVO cuando coloco el Status en ACTIVE y con un Flow setting igual o superior al flujo del estado INACTIVO (arroja error: Válvula no puede generar flujo adicional). Ósea perfil INACTIVE = perfil ACTIVE con flujo total. ver imagen 3.
Claro el mismo perfil como ya menciono solo me sucede con la válvula puesta en ACTIVE y el valor de el flujo permitido por ella es igual o mayor al flujo de la válvula cuando está INACTIVE (Completamente abierta y con el flujo constante). Cuando indico que el flujo es mayor, me sale una advertencia de que la válvula no puede generar fluido. Y es lógico y su gráfica es idéntica a la del estado INACTIVE. Ya que el flujo no es alterado por la válvula. Ver imagen 3. Abajo.
En todas las simulaciones también me sale una advertencia por la bomba. Ver imagen 3 abajo. y no logrè entender el por qué.
En resumen.
1) Qué diferencia hay entre los Patterns (Setting Valve) vs Pattern Operational (transient)Cual es el que sí se ve en la simulación.
2) qué es ese Surge que sale al inicio de la simulación cuando la valvula esta estrangulando el fluido (Modo ACTIVE con flow setting menor al flujo libre), pero porqué o como se justifica el comportamiento de lìquido previo al comienzo del transitorio.
3) Qué es el error de PUMP que dice constant speed pump es outside of normal range. Ver imagen 3 abajo.
PD: Sería excelente sugerirle a Bentley que como adicional en la ventana de los perfiles de transitorios, colocar en los puntos pico ya sea en elevación y/o en volumen de aire generado. Un indicativo del tiempo en el que acontece dicho punto o pico la primera vez. Y se conozca cuando el mouse de la computadora pase por encima del punto o genere alguna ventana donde indique en que tiempo se presenta dicho fenómeno. Algo parecido a un circulo o punto que indique tiempo.
Nuevamente profe. Muchas gracias por su tiempo. Entre practicar con el programa y formular de la mejor manera que pude la pregunta, me eché más de una semana.
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4 Respuestas
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14616
Tutor
Piping
Hola @husseinhamdan ,
Has llegado a un punto de análisis avanzado donde se cruzan las fronteras de los motores de cálculo de estado estacionario y los motores transitorios. Vamos a ver esto con calma:
1. Patterns (Valve Settings) vs. Pattern Operational (Transient)
La confusión proviene de la integración de dos motores de cálculo distintos dentro del mismo software.
Pattern (Valve Settings): Esta propiedad es utilizada exclusivamente por el motor de estado estacionario/Periodo Extendido (EPS), heredado de WaterCAD/WaterGEMS. Sirve para definir cómo varía la posición de la válvula a lo largo de horas o días en un análisis estático.
Operational (Transient): Este patrón es el único que lee el motor de HAMMER para el análisis transitorio. Dicta el movimiento mecánico de la válvula en cuestión de segundos.
En resumen: durante tu simulación de golpe de ariete, el que gobierna y el único que se refleja en la simulación es el Operational (Transient). El multiplicador allí hace referencia a la posición o cierre relativo (%) de la válvula en el tiempo.
2. El “Initial Surge” en modo ACTIVE
Ese pico de presión en el instante t=0 no es un fenómeno físico real de tu red, es una inconsistencia matemática generada entre tu condición inicial y tu regla transitoria. La alerta que muestras en la imagen 2 (“The valve’s initial Closure percent does not match…”) te está indicando la causa exacta.
Ocurre lo siguiente: Cuando configuras la FCV en ACTIVE con un Flow Setting bajo, el motor de estado estacionario calcula internamente qué porcentaje de cierre debe tener esa válvula para estrangular el flujo a ese valor exacto (por ejemplo, calcula que debe estar al 45% de cierre). Sin embargo, tu patrón Operational (Transient) arranca probablemente con un “Starting Relative Closure” del 0%.
Cuando HAMMER inicia la simulación en t=0, ve que la válvula estaba físicamente al 45% pero la regla le ordena estar al 0%. Ese salto instantáneo de posición genera una onda de choque inmediata (Surge). Para solucionarlo, debes asegurarte de que el porcentaje de cierre inicial de tu regla transitoria coincida exactamente con el cierre calculado en el estado inicial.
3. Error en la Bomba (“Outside normal range”)
Este error (“Constant-speed pump is outside normal range”) significa que tu bomba está operando fuera de los límites de la curva característica que le has definido (fenómeno conocido como Pump Run-out).
Cuando pones la válvula en INACTIVE, eliminas la restricción hidráulica del sistema. La resistencia total de la tubería cae drásticamente. Al haber menor pérdida de carga, la bomba impulsa mucho más caudal, desplazando su punto de operación hacia el extremo derecho de su curva, sobrepasando el caudal máximo configurado. Debes revisar los límites de la curva de tu bomba PMP-1 frente a la baja resistencia del sistema libre.
PD: Respecto a tu sugerencia para Bentley, coincido contigo. Actualmente, HAMMER permite ver el tiempo mediante el Time Step Selector, pero tener un tooltip o etiqueta automática en los picos de las envolventes (máximas y mínimas) ahorraría mucho trabajo de post-procesado en Excel.
Espero te sirva 😁
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1026
Graduado
Iniciado
Hola por aqui de nuevo profe. espero todo bien. Bueno voy a repostear sus respuesta y responder bajo de ellas para que no tenga que subir y bajar en el chat.
1. Patterns (Valve Settings) vs. Pattern Operational (Transient)
La confusión proviene de la integración de dos motores de cálculo distintos dentro del mismo software.
Pattern (Valve Settings): Esta propiedad es utilizada exclusivamente por el motor de estado estacionario/Periodo Extendido (EPS), heredado de WaterCAD/WaterGEMS. Sirve para definir cómo varía la posición de la válvula a lo largo de horas o días en un análisis estático.
Operational (Transient): Este patrón es el único que lee el motor de HAMMER para el análisis transitorio. Dicta el movimiento mecánico de la válvula en cuestión de segundos.
En resumen: durante tu simulación de golpe de ariete, el que gobierna y el único que se refleja en la simulación es el Operational (Transient). El multiplicador allí hace referencia a la posición o cierre relativo (%) de la válvula en el tiempo.
-Respueta: A ver si entendí, quiere decir que ese setting es para otro tipo de simulación que no se relaciona con el curso de HAMMER cierto? Podría por fa decime al menos para qué se usa? Me viene a la mente que se usa para temas de estimaciones de producción o control de volúmenes etc. Que tendría una especie de Time/History parecido al que tiene el de Hammer. Tiene que ver también con el tema de Constituent y TRACE? Qcreo tiene que ver con cambios en el fluido y su composición. Pero eso también se toma en cuenta para HAMMER? O solo para el primer motor? —
2. El “Initial Surge” en modo ACTIVE
Ese pico de presión en el instante t=0 no es un fenómeno físico real de tu red, es una inconsistencia matemática generada entre tu condición inicial y tu regla transitoria. La alerta que muestras en la imagen 2 (“The valve’s initial Closure percent does not match…”) te está indicando la causa exacta.
Ocurre lo siguiente: Cuando configuras la FCV en ACTIVE con un Flow Setting bajo, el motor de estado estacionario calcula internamente qué porcentaje de cierre debe tener esa válvula para estrangular el flujo a ese valor exacto (por ejemplo, calcula que debe estar al 45% de cierre). Sin embargo, tu patrón Operational (Transient) arranca probablemente con un “Starting Relative Closure” del 0%.
Cuando HAMMER inicia la simulación en t=0, ve que la válvula estaba físicamente al 45% pero la regla le ordena estar al 0%. Ese salto instantáneo de posición genera una onda de choque inmediata (Surge). Para solucionarlo, debes asegurarte de que el porcentaje de cierre inicial de tu regla transitoria coincida exactamente con el cierre calculado en el estado inicial.
–Respuesta: Entiendo digamos que es una inconsistencia
propia del software donde chocan ambos motores de cálculo, por unafalta de ajuste en el seteo previo. O
mejor dicho es un error mío por no comprender como funciona ben el software. Quiere decir que para
evitar ver esa onda de expansión. Debo setear en el transient el inicio del valvule
closure en un % que represente el cierre que se me presenta en el modo activo (o en su defecto analizar desde el modo INACTIVO aunque eso no me cubre todo el analisis). Y de allí proceder a
realizar el análisis, y no debería presentarse ese pulso en el instante 0 Es así?. Ok perfecto profe. Muchas gracias. Otra cosa hay forma de
saber cual es ese porcentaje exactamente?3. Error en la Bomba (“Outside normal range”)
Este error (“Constant-speed pump is outside normal range”) significa que tu bomba está operando fuera de los límites de la curva característica que le has definido (fenómeno conocido como Pump Run-out).
Cuando pones la válvula en INACTIVE, eliminas la restricción hidráulica del sistema. La resistencia total de la tubería cae drásticamente. Al haber menor pérdida de carga, la bomba impulsa mucho más caudal, desplazando su punto de operación hacia el extremo derecho de su curva, sobrepasando el caudal máximo configurado. Debes revisar los límites de la curva de tu bomba PMP-1 frente a la baja resistencia del sistema libre.
–Ah ok ok ósea que la bomba está enviando incluso más de lo que la curva en el pump definition permite. Pensé que eso no podía pasar dado que el caudal máximo en el pump definition está a un par de una carga (head) igual a 0. Y el sistema en sí si tiene pérdidas, o es que está fuera del rango del BEP o la bomba si tiene su zona de Run Out anterior a la carga (head) en 0. Y no se muestra en el pump definition–.
espero no haberme extendido mucho profe. De nuevo muchas gracias y un fuerte abrazo. Saludos.
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14616
Tutor
Piping
Hola @husseinhamdan !
Creo que mejor dejamos sin copiar las respuestas, si no el hilo quedará kilométrico 😁
Rematando tu análisis:
1.
Exacto. Esos patrones son para simulaciones de Periodo Extendido, propias de WaterCAD o WaterGEMS. Se usan para ver cómo se comportan las presiones o cómo se llenan los tanques a lo largo de días o semanas. Y sí, están directamente relacionados con los análisis de calidad de agua para ver cómo viaja un contaminante o el cloro en la red a lo largo del tiempo. HAMMER ignora esto porque un transitorio dura apenas unos segundos; asume que la composición química del agua no cambia en ese instante.2.
Lo has entendido perfecto. Para encontrar ese número exacto hay que hacer prueba y error o hablar directamente ocn el fabricante por si tiene ensayos de este tipo que evalúen el transitorio.
3.
Lo que ocurre es que el software realiza una extrapolación matemática. Si al abrir la válvula la resistencia del sistema cae tanto que la curva del sistema no interseca con la curva de la bomba en los puntos que tú definiste, HAMMER proyecta (extrapola) la curva de la bomba hacia la derecha hasta que ambas líneas se crucen. Te arroja el error porque, aunque los números matemáticamente cuadren, en la vida real operar en esa zona extrapolada destruirá la bomba por cavitación o sobrecarga del motor.
Un abrazo!
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1026
Graduado
Iniciado
Hola Porfe. Saludos, copiado lo de los mensajes. Y respecto a a la respuesta 1 y 2 perfecto. Muchas gracias nuevamente. Respecto a la 3. Aquí le envío un esquema a ver si estoy en lo correcto. Nuevamente muchas gracias, profe. La forma de ajustar esto entonces es definir una bomba con menores capacidades, si no me equivoco.
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