Evaluación de los picos de presión de bolsas de aire durante operaciones de llenado de agua utilizando ecuaciones adimensionales
Autores: Fuertes-Miquel, Vicente S.; Coronado-Hernández, Oscar E.; Sánchez-Romero, Francisco J.; Saba, Manuel; Pérez-Sánchez, Modesto
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación de los picos de presión de bolsas de aire durante operaciones de llenado de agua utilizando ecuaciones adimensionales
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Bolsas de aire
Tuberías
Presiones máximas
Operaciones de llenado
Sobrepresiones
Servicios de agua
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
Las bolsas de aire pueden quedar atrapadas en los puntos altos de las tuberías con perfiles irregulares, especialmente durante interrupciones del servicio. Los problemas resultantes, causados principalmente por las presiones máximas generadas durante el llenado de la tubería, son un tema bien documentado en la literatura. Sin embargo, resulta sorprendente que este tema no haya recibido una atención exhaustiva. Utilizando un modelo desarrollado por los autores, este documento identifica los parámetros clave que definen el fenómeno, presentando ecuaciones en un formato adimensional. La principal ventaja de este estudio radica en la capacidad de calcular fácilmente las sobrepresiones sin necesidad de resolver un sistema complejo de ecuaciones diferenciales y algebraicas. Se analizaron numerosos casos de operaciones de llenado para obtener gráficos adimensionales que pueden ser utilizados por las empresas de servicios de agua para calcular las sobrepresiones durante las operaciones de llenado. Además, proporciona gráficos que facilitan la estimación rápida y razonablemente precisa de las presiones máximas. Dependiendo de sus características transitorias, los picos de presión son lentos o rápidos, con gráficos separados proporcionados para cada tipo. Una aplicación práctica que involucra una tubería de agua con un perfil irregular demuestra la efectividad del modelo, mostrando una fuerte concordancia entre los valores calculados y los valores predichos por el gráfico (metodología propuesta). Esta investigación proporciona a las empresas de servicios de agua la capacidad de seleccionar la clase de resistencia adecuada de la tubería requerida para los sistemas de distribución de agua mediante el cálculo del valor pico de presión que puede ocurrir durante los procedimientos de llenado.
Descripción
Las bolsas de aire pueden quedar atrapadas en los puntos altos de las tuberías con perfiles irregulares, especialmente durante interrupciones del servicio. Los problemas resultantes, causados principalmente por las presiones máximas generadas durante el llenado de la tubería, son un tema bien documentado en la literatura. Sin embargo, resulta sorprendente que este tema no haya recibido una atención exhaustiva. Utilizando un modelo desarrollado por los autores, este documento identifica los parámetros clave que definen el fenómeno, presentando ecuaciones en un formato adimensional. La principal ventaja de este estudio radica en la capacidad de calcular fácilmente las sobrepresiones sin necesidad de resolver un sistema complejo de ecuaciones diferenciales y algebraicas. Se analizaron numerosos casos de operaciones de llenado para obtener gráficos adimensionales que pueden ser utilizados por las empresas de servicios de agua para calcular las sobrepresiones durante las operaciones de llenado. Además, proporciona gráficos que facilitan la estimación rápida y razonablemente precisa de las presiones máximas. Dependiendo de sus características transitorias, los picos de presión son lentos o rápidos, con gráficos separados proporcionados para cada tipo. Una aplicación práctica que involucra una tubería de agua con un perfil irregular demuestra la efectividad del modelo, mostrando una fuerte concordancia entre los valores calculados y los valores predichos por el gráfico (metodología propuesta). Esta investigación proporciona a las empresas de servicios de agua la capacidad de seleccionar la clase de resistencia adecuada de la tubería requerida para los sistemas de distribución de agua mediante el cálculo del valor pico de presión que puede ocurrir durante los procedimientos de llenado.