-
Vacio en Sistema Estacionario
Hola @luis-ramos @ramonformacionindustrial
Teniendo un sistema como el que adjunto, suponiendo un tanque elevado con descarga atmosferica. Se ve un tramo en el cual se tiene vacio en regimen estacionario. La presion absoluta minima en la tuberia es en la parte en la cual he encuadrado de rojo con un valor de 0.3 bar (absoluto). Entonces suponiendo que el fluido es agua a temperatura ambiente. ¿Habria problema con dejar el sistema trabajando asi, aun si no alcanza la presion de saturacion del agua?
¿Bajo un analisis estacionario (no transitorio) que problemas podrian presentarse? y que se podria hacer
-
13 Respuestas
-
¡Hola @frankastulle !
Esto es algo bastante interesante porque muchas veces se presta a confusión, y es que no siempre que estemos por debajo de la HGL se producirá evaporación, con la consecuente cavitación.
De hecho, HAMMER, nos permite indicar qué presión consideramos presión de vapor, para que nos sirva como referencia.
En el caso que describes, necesitas saber la temperatura máxima para determinar la presión de vapor ya que la presión de vapor dependerá de la temperatura.
Para poder evaporar agua entre 25-50ºC tendríamos que estar en torno a 0,03-0,12 atm. por lo que, aparentemente, no tendrías ese problema en tu sistema.
En la tabla que te adjunto puedes encontrar diferentes valores para cuando tengas otras temperaturas.
En cuanto al régimen estacionario, yo diría que no tendrás problema de evaporación, quizás podrías tener problema de no contar con la suficiente presión a la salida y que el fluido retornase, pero para eso puedes usar Pipeflow, hacer un análisis rápido con un tanque , la descarga y puntos clave del terreno y salir de dudas.
Espero te sirva la reflexión, Saludos! 😁
-
768
Hola @luis-ramos
1.- Entiendo, entonces podriamos dejar funcionando el sistema si el sistema no cavita. Pero que pasaria si en una configuracion hipotetica la presion es tan baja que hay riesgo de cavitacion. ¿Que se podria hacer o como se podria eliminar ese vacio?
2.- Por ejemplo algo sencillo ¿Que pasaria si hicieramos un pequeño agujero encima de la tuberia en la parte que existe vacio (con el fin de que entre aire atmosferico y la presion en ese punto sea atmosferica)? ¿Me imagino algo como una tuberia parcialmente llena?
3.- La parte que indicas que exista suficiente presion a la salida. ¿Como se interpreta si la presion en la descarga es atmosferica? Ahi esta trazada la HGL en la cual coincide justamente con la elevacion en la descarga de la tuberia
-
Hola @frankastulle !
Vayamos por partes.
1. Si la presión es tan baja que se puede producir vacío, hay que ayudarse de un grupo de bombeo. Significaría que no hay presión suficiente por gravedad y necesitamos usar un apoyo.
La HGL es útil para considerar si podemos tener presiones negativas, pero sólo considera las alturas de las superficie de líquido de ambos extremos. En un transporte de fluidos también interfiere la fricción en la propia tubería, los cambios de dirección, los fittings, si hay alguna válvula en el sistema, etc. Estos elementos aumentan la caída de presión y pueden hacer que un sistema que, aparentemente, llega con suficiente presión por gravedad, no lo haga. En este caso necesitarías un grupo de bombeo que suministrase presión adicional.
2. Si tenemos burbujas en un punto alto, necesitamos válvulas de aire (ventosas o purgadores según el país). En el caso hipotético de que el aire se acumulase en el punto alto, necesitas evacuarlo al exterior para que la línea se comporte tal como está diseñada.
Un ejemplo sencillo son las líneas de transporte en complejos mineros, generalmente son grandes tuberías que transportan agua, relave o slurries desde la excavación hasta la planta de tratamiento, siguiendo la orografía del terreno. Aquí no suelen darse transitorios pero sí que se necesitan venteos en los puntos altos para evacuar el aire del sistema.
3. Aquí sucede algo similar a lo que te comentaba en el punto 1, la HGL no es infalibre. Si no llegas con suficiente presión a una salida atmosférica, significa que el fluido no podrá llegar a ese punto con las condiciones actuales y necesitarías un grupo de bombeo de apoyo.
Si sigues teniendo dudas las comentamos, 😁
-
768
Hola @luis-ramos
En la primera imagen que envie del post he considerado las perdidas por friccion de la tuberia. Las condiciones definidas han sido el trazado de las elevaciones de la tuberia (pipeline). La ubicacion del tanque, el diametro de tuberia y ubicacion de la tuberia de descarga (es una descarga directa a la atmosfera), por lo cual se considera una presion estatica de cero en este punto de descarga. Entonces lo que se esta despejando es el caudal y la velocidad en la tuberia (considerando las perdidas por friccion). Sin importar cambiar el diametro de tuberia la presion en la descarga sera cero y solo cambiara el caudal y velocidad.
Por lo cual no entiendo como se podria asegurar una presion en la descarga. Imaginemos que agrego una bomba en un punto intermedio. Igual la presion en la descarga seria cero. Es decir el punto inicial y final de la HGL ya esta definido.
Esto tambien me confirmo @ramonformacionindustrial en un post anterior (https://formacion-industrial.com/foros/debate/descarga-atmosferica/#post-57117) en el cual consulte como deberia considerar la presion en una tuberia con descarga atmosferica. Adjunto tambien un problema en el cual se asume una presion de cero en la descarga de una tuberia.
-
Hola @frankastulle ,
Vamos a centrar un poco el debate, estamos mezclando el caso hipotético con el primer escenario, que opera correctamente.
Caso adjunto en primer lugar
La primera imagen que planteabas es correcta, lo que te contesté entonces, sigue siendo válido. No se alcanza la presión de vapor de agua, no habrá potencial evaporación y no debería haber problema para una descarga atmosférica. Llegarías con suficiente presión a la salida.
Si quisieras estudiar un posible atrapamiento de aire, puedes hacer un modelo sencillo con HAMMER para ver si se forma una burbuja y hasta qué punto compensa o no colocar una ventosa.
Incluso (y esto ya no es necesario) puedes hacerte un modelo con Pipeflow, similar al que te adjunto (con tus datos) para conocer la presión en cada punto, por si tuvieras que presentarlo a algún cliente o similar. Pero no sería necesario con los datos que comentas.
Eso por un lado, ahora:
Caso hipotético planteado
En el caso hipotético planteado, en el que la presión es tan baja que produce cavitación en algún punto (por el motivo que sea) tendríamos un punto intermedio con presiones negativas, la HGL ya no llega´ria al punto de descarga atmosférica y significaría que el sistema por gravedad no aporta suficiente presión para llegar al punto final (con Pipeflow podría comprobarse).
En ese caso hipotético, podrías colocar un grupo de bombeo en el valle para aportar presión, subir la HGL, evitar la presión negativa y llegar sin problemas a la descarga.
En la realidad, la HGL como la del escenario que planteas en primer lugar, ya aportaría presión suficiente y si indica que llegamos al punto final con presión suficiente, no necesitaríamos más consideraciones.
Saludos!
-
768
Hola @luis-ramos
1.- Segun el esquema que enviaste. ¿Como has configurado las condiciones (presion o caudal) en el punto de descarga?
2.- Si se asume un caudal en la linea ¿La presion en la descarga sigue siendo atmosferica?
Saludos
-
Hola @frankastulle ! Feliz año!
1- Es un sistema sencillo, puedes colocar un nodo final y observar si el sistema se resuelve correctamente y cuáles son las presiones en los puntos de interés, así podrás tener un segundo cálculo al inicial que comentábamos en este hilo.
2- Puedes suponer un caudal en la línea (para ello sustituye el tanque superior por un elemento “Add Demand (inflow)” (justo al lado del botón para insertar una bomba) y dejar el punto final como un nodo de salida para comprobar cual sería la presión justo antes de la salida atmosférica.
Saludos!
-
768
Hola @luis-ramos
1.-En el primer caso que indicas, que condicion se colocaria en el nodo final (que descarga a la atmosfera), en temas de presion y temperatura.
2.-En el segundo caso queda claro las condiciones como se va a resolver el sistema, sin embargo al definir el caudal, la presion (en la descarga atmosferica) tiene un valor mayor a 0 psig.
Si bien el sistema es el mismo. Cual de las 2 condiciones es deberia usarse para analizar el sistema. En el software definimos datos, sin embargo como se comportara en la vida real el sistema,? Es decir considerando un caudal definido o un punto en la descarga con una condicion definida
-
Hola @frankastulle ,
1- Puedes colocar el nodo sin presión para simular el efecto de tener una válvula cerrada y así saber qué presión llegaría en ese caso. Luego puedes hacer otro modelo paralelo con una demanda de descarga atmosférica, así puedes ver las diferencias entre uno y otro en términos de velocidades, caídas de presión y demás.
2- Con Pipeflow imponemos caudales cuando tenemos certeza de que ese caudal va a darse, por ejemplo un grupo de bombeo. En el caso de que impongamos un caudal, con el mismo diámetro, tendremos variaciones de velocidad. Podemos seguir manteniendo la descarga atmosférica, pero observaremos variaciones en la velocidad según el caudal aumente o disminuya.
Las dos posibles soluciones para estar por encima serían: un grupo de bombeo (verde) o una válvula reguladora al final, la que comentaba el compañero Vayron más abajo (morado), con lo que tendrías estos dos perfiles que te adjunto, subirías la HGL por encima del tramo negativo.
Todo esto requiere una tarea de diseño y dimensionamiento de los elementos para dar los caudales necesarios para solventar el tramo negativo.
Como te comentaba, también puedes optar por mantener el tramo negativo ya que no tendrás cavitación y la descarga atmosférica no tiene restricciones de presión o flujo irregular.
Saludos,
-
-
-
-
-
-
-
-
-
3070
El problema que veo yo es el trazado, porque estas sumistrando agua desde un estanque en un cerro a otro cerro, pero te estas quedando corto de presión al final, podrías hacer algo de lo siguiente:
-Agregar presión al sistema con una bomba, si es necesario aquí se agrega una válvula de control al final, que regule el flujo y la presión remanente.-Subir el estanque.
-Agrandar el diámetro de las cañerías.
Si en un momento te queda una presión negativa, significa que el fluido se estrangulo y por lo tanto no va a haber movimiento y no va a salir fluido al otro extremo de la cañería,
Saludos!-
768
Hola @vayronmaclean
La HGL que trace, una ambos puntos, el nivel del agua del tanque con la descarga directa de la tuberia hacia la atmosfera. Entonces ¿Esta mal considerar esto? ¿En la descarga la presion no es la atmosferica?
Sobre el vacio, ¿no esta funcionando como un sifon?
-
3070
Hola y feliz año!!!
Esta súper bien, lo que pasa es que la HGL debe estar siempre sobre la elevación de terreno, el problema es la parte donde esta por debajo la HGL del terreno… en este caso hay que aumentar la presión del sistema y sostenerla (para levantar la HGL), lo que se hace es meter más presión con la bomba (o con una bomba si es que no hay) y poner una válvula de control de flujo antes de la salida, para regular el caudal (esta válvula genera la pérdida de carga necesaria para que el sistema funcione y mantenga presión a la descarga).En la imagen te muestro que pasa con la HGL al poner una válvula de control, así la HGL pasa por arriba de la cota de terreno,
Saludos, que estés muy bien
-
-
Inicia sesión para participar en este debate.
