Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
Oscar Dorantes, Antonio Carnero, Rodolfo MuñozInstituto de Investigaciones Eléctricas
Gerencia de Turbomaquinaria
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYSSan Miguel de Allende, Gto. Noviembre del 2001
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN, APLICANDO
ANSYS/FLOTRAN
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
Arreglo general del sistema de agua de circulación
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN, APLICANDO
ANSYS/FLOTRAN
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
Para determinar la presencia de recirculación de flujo u otro tipo de fenómeno que indujeran vibraciones a la tubería o a la válvula de mariposa, se realizó el análisis CFD (Computational Fluid Dynamics) del flujo de agua en una sección del ducto que comprende la tubería de descarga de la bomba, una válvula de mariposa y un codo. El ducto corresponde al sistema de agua de circulación de un turbogenerador con capacidad de 350 MW.
Los resultados del análisis CFD, corresponden a la distribución de presión, velocidad y líneas de corrientes. Para obtener dichos resultados se realizaron modelos numéricos para simular el comportamiento del flujo de agua a través de la sección del ducto en estudio, determinándose la influencia de la posición (vertical u horizontal) de montaje de la válvula, así como su posición de cierre.
RESUMEN
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
El artículo muestra el cálculo de las condiciones de frontera impuestas a los modelos numéricos, el cálculo de los parámetros de control del modelo de turbulencia seleccionado, así como las características generales de los modelos numéricos.
Los resultados mostraron una condición desfavorable en la posición horizontal de montaje de la válvula, debido al abocinamiento del ducto justo antes de la válvula, lo que produce una distribución de presiones asimétricas entre la cara superior e inferior de la válvula, resultando un desbalanceo de las fuerzas que actúan sobre ambas caras de la válvula, requiriendo así una fuerza adicional del sistema de posicionamiento.
La aplicación de códigos CFD para el análisis del comportamiento del flujo, es de gran utilidad para la identificación de problemas comunes en ductos, tales como: a) vibraciones inducidas por flujo, b) resonancia y c) golpe de ariete.
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
Modelo del ducto y de la válvula
Modelo sólido del flujo en una sección del ducto del sistema de agua de circulación.
15º ValveVálvula
Sección del modelo del ducto mostrando la válvula en posición vertical con un ángulo de cierre de 15º con
respecto a la dirección del flujo.
15º
Dirección del flujo
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
Actuador hidráulico de la válvula
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
Con los datos de diseño del sistema de agua de circulación, tomados de las memorias de cálculo y planos del fabricante, se calcularon las condiciones de frontera para asignarlas al modelo y proceder al análisis mediante ANSYS.El procedimiento para el cálculo de las condiciones de fronteras es el siguiente:
Cálculo de la velocidad inicial.
Cálculo de las condiciones de frontera
sm 9.897 diseño de CaudalQ
3
==
sm 549.7
m 311.1s
m897.9
AQinicial Velocidadv
1m 31.1m) 646.0(r flujo de ÁreaAm 1.292 ducto del inicio al interior Diámetrod
3
0
222
====
=π=π==
==
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
Propiedades del fluido para una temperatura de 34.19 ºC.
smkg.440x107 dinámica Viscosidad
mkg 994.290 fluido del Densidad
4-
3
⋅==μ
==ρ
Cálculo del número de Reynolds.
( )431,034,13
smkg10x440.7
m292.1sm549.7
mkg290.994
Re
dd4d4
PA4D donde DvRe
4
3
2
hh0
=
⋅
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=
=π
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ π
==μ
ρ=
−
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
El cálculo del número de Reynolds establece el régimen de flujo, y en este caso podemos determinar que se encuentra en un régimen de flujo turbulento (Re > 2,300).
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Parámetros de turbulencia (Modelo k-ε).
Después de establecer las condiciones de frontera del modelo, es necesario definir un modelo de turbulencia que servirá para realizar el análisis.
Un modelo de turbulencia considera, el efecto de las fluctuaciones de velocidad e inestabilidades en el flujo.
Normalmente, el modelo estándar k-ε es el modelo más sencillo, y todos los demás modelos existentes son una extensión del modelo k-ε.
Es muy útil para el análisis de flujo turbulento en tuberías y canales. Los parámetros que se utilizan para el cálculo dependen de las condiciones de frontera del modelo, y de la geometría del ducto.Dichos parámetros representan la energía cinética turbulenta (k) y la razón de disipación de la energía cinética turbulenta (ε) a la entrada del ducto.
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Los parámetros de turbulencia (k y ε) se calcularon de la siguiente manera:
( ) 872.18065.0706.5090.0
0.065m) 20.050(1.29L
090.0C y 0.05d L donde LkC
706.5sm554.71.0k
1.00.01 donde vk
23
23
2
20
==ε
==
≈==ε
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
<α<α=
μμ
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Presiones de entrada y de salida.
Para establecer el valor inicial de la presión de entrada en el modelo, consideramos el valor de presión que se encuentra en la placa de la bomba y que tomaron los ingenieros del IIE en la visita que hicieron a la planta. Dicho valor es de 345 kPa.El valor inicial de la presión de salida del ducto, se calculóconsiderando la ecuación de Bernoulli y las pérdidas por fricción (caídas de presión) de los accesorios que se especifican en las memorias de cálculo del sistema de agua de circulación. Los parámetros de turbulencia (k y ε) se calcularon de la siguiente manera:
( ) kPa 4.5 Pa 516,4m463.0sm810.9
mkg290.994HgP
m463.0m105.0m024.0m243.0m007.0m084.0H
HHHHHH
23TPérdidas
T
º90 CodoTuberíaVálvulaAumentoJuntaT
==⎟⎠⎞
⎜⎝⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=Δ⋅ρ=Δ
=++++=Δ
Δ+Δ+Δ+Δ+Δ=Δ
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Antes de aplicar la ecuación de Bernoulli se debe calcular el cambio de velocidad después del aumento de área.
sm332.4
sm554.7
m 286.2m 311.1v
m 286.2)m 853.0(Asm 554.7v
m 311.1)m646.0(rAvAvA
2
2
1
221
0
2220
1100
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
=π=
=
=π=π=
=
( )
kPa 445.321Pa 445,321P
Pa 516,42
sm .5547
sm 332.4
mkg290.994
Pa 000,345P
P2
vvPP
1
22
3
1
Pérdidas
20
21
01
==
−⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
+=
Δ−−ρ+=
Aplicando la ecuación de Bernoulli, se determina el valor de la presión de salida considerando las caídas de presión por rozamiento.
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Para realizar el análisis del flujo de agua, se incluyó la válvula de mariposa en el modelo y se consideraron dos configuraciones en la posición de instalación de la válvula, además algunos condiciones de cierre de válvula para cada configuración.
Los modelos realizados son:
- Válvula en posición horizontal• Válvula totalmente abierta (0°)• Válvula con cierre de 30º en sentido al de las
manecillas del reloj- Válvula en posición vertical
• Válvula totalmente abierta• Válvula con cierre de 15º respecto al eje de flujo
Análisis computacional de la dinámica del fluido
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
C
C
B
B
A
A
Para mostrar los resultados, se definieron tres planos de corte para desplegar en cada uno de ellos los contornos de velocidad y de presión, y en algunos casos, la distribución de los vectores de velocidad.
En el caso de la válvula instalada en posición horizontal, se hicieron los cortes paralelos a la vista lateral (plano YZ).
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
2 2
1 1
3 3
En el caso de la válvula instalada en posición vertical, se hicieron los cortes paralelos a la vista lateral (plano XZ).
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Resultados del análisis CDF del ducto de circulación de agua.
VELOCIDAD(m/s)
PRESIÓN(kPa)CASO DESCRIPCIÓN
MÍN MÁX MÍN MÁX
1 Válvula horizontal totalmenteabierta 0 12.098 277.034 345.000
2 Válvula horizontal con cierre de+30º 0 18.358 203.055 368.545
3 Válvula vertical totalmente abierta 0 10.547 300.787 360.8384 Válvula vertical con cierre de 15º 0 16.328 253.922 352.909
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Contornos de presión en los planos de corte A-A, B-B y C-C
del modelo con válvula en posición horizontal y totalmente
abierta
A-A
B-B C-C
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Distribución de velocidades en los planos de corte A-A, B-B y C-C del modelo con válvula en
posición horizontal y totalmente abierta
A-A
B-B C-C
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRANDistribución de vectores de velocidad alrededor de la
válvula en el modelo con válvula en posición horizontal y
totalmente abierta
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Contornos de presión en los planos de corte A-A, B-B y C-C
del modelo con válvula en posición horizontal y con cierre
de +30º
A-A
B-B C-C
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Distribución de velocidades en los planos de corte A-A, B-B y C-C del modelo con válvula en
posición horizontal y con cierre de +30º
A-A
B-B C-C
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Distribución de vectores de velocidad en el ducto
correspondientes al modelo con la válvula en posición horizontal y cierre de +30º, mostrando las zonas en donde se presentan
recirculaciones
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Contornos de presión en los planos de corte 1-1, 2-2 y 3-3 del modelo con válvula en posición vertical y
totalmente abierta
1-1
2-2 3-3
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Distribución de velocidades en los planos de corte 1-1, 2-2 y 3-3
del modelo con válvula en posición vertical y totalmente
abierta
1-1
2-2 3-3
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Distribución de vectores de velocidad alrededor de la válvula en el modelo con válvula en posición vertical y totalmente abierta.
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Contornos de presión en los planos de corte 1-1, 2-2 y 3-3 del modelo con válvula en posición
vertical y cierre de 15º con respecto al eje de flujo
1-1
2-2 3-3
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
1-1
2-2 3-3
Distribución de velocidades en los planos de corte 1-1, 2-2 y 3-3 del modelo con válvula en posición
vertical y cierre de 15º con respecto al eje de flujo
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Válvula en posición horizontal totalmente abierta.
Se deduce que el extremo izquierdo de la válvula tiende a flexionarse hacia abajo, debido a la diferencia de presiones queexiste entre la cara superior e inferior. Esto significa que durante operación continua, el sistema de posicionamiento trabaja constantemente ejerciendo una fuerza adicional para mantener la válvula en su posición de totalmente abierta. Lo anterior se debe al abocinamiento del ducto, lo cual produce una asimetría en el flujo entre la parte superior e inferior del ducto.
Se puede decir que no existen vibraciones inducidas por flujo sobre la válvula y su vástago, ya que no se observa recirculación de flujo ni cambios de dirección en los vectores de velocidades.
CONCLUSIONES
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Válvula en posición horizontal con cierre de +30º.
Se puede decir que la válvula tiende a flexionarse en forma de "U", ya que en ambos extremos existe una diferencia de presionesentre la cara superior e inferior, lo que significa que durante su operación continua el sistema de posicionamiento trabaja constantemente ejerciendo una fuerza adicional para mantener la válvula en su posición de cierre de +30°.
La velocidad en la parte posterior (aguas adelante) de la válvula y cercana a las paredes del ducto, tiende a cero, lo que produce recirculaciones de flujo en la zona de la válvula y en la zona cercana al codo de 90º.
Existe recirculación de flujo ocasionando vibraciones inducidas por flujo al sistema. Esta recirculación tiende a ser menor en el centro del ducto.
CONCLUSIONES
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Válvula en posición vertical totalmente abierta.
Se deduce que el cuerpo de la válvula se encuentra en equilibrio, debido a que no existe diferencia de presiones entre la cara superior e inferior, lo que significa que durante la operación continua el sistema de posicionamiento trabaja en una mejor condición con respecto a la válvula en posición horizontal. Se puede decir que no existen vibraciones inducidas por flujo sobrela válvula y su vástago, ya que no se observa recirculación de flujo.
CONCLUSIONES
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Válvula en posición vertical con cierre de 15º.
Se puede decir que la válvula tiende a flexionarse en forma de "U", ya que en ambos extremos existe una diferencia de presionesentre la cara superior e inferior, lo que significa que durante su operación continua el sistema de posicionamiento trabaja constantemente ejerciendo una fuerza adicional para mantener la válvula en su posición de cierre de 15º.
Cabe mencionar, que en el caso que la válvula cierre - 15º(sentido contrario a las manecillas del reloj), la magnitud y distribución de presiones y velocidad serán muy similares debido a la simetría que existe entre el lado izquierdo y derecho con respecto al eje de la válvula.
CONCLUSIONES
Uniendo Esfuerzos
I Conferencia Nacional de Usuarios de ANSYS
Análisis
Ingeniería
Diseño
Simulación
Conferencia
2001
Colaboración
Gerencia de Turbomaquinaria
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO FLUIDO DINÁMICO DE UNA SECCIÓN DE DUCTO DE AGUA DE CIRCULACIÓN,
APLICANDO ANSYS/FLOTRAN
Los resultados muestran una condición desfavorable en la posición horizontal de montaje de la válvula, debido al abocinamiento del ducto justo antes de la válvula, lo que produce una distribución de presiones asimétricas entre la cara superior e inferior de la válvula, resultando un desbalanceo de las fuerzas que actúan sobre ambas caras de la válvula, requiriendo así una fuerza adicional del sistema de posicionamiento.
La aplicación de códigos CFD para el análisis del comportamiento del flujo, es de gran utilidad para la identificación de problemas comunes en ductos, tales como:
a) vibraciones inducidas por flujob) resonanciac) golpe de ariete
CONCLUSIONES