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Análisis del golpe de ariete usando un método de diferencias finitas implícitoWater hammer analysis using an implicit finite-difference method

Resumen

Se presenta un Método de Diferencias Finitas Implícito (MDFI) para la solución del golpe de ariete en redes de tuberías. Se muestran en detalle todas las ecuaciones necesarias para calcular el caudal y presión en cada nodo de la red (interno y de borde), y cuyo acoplamiento tramo-a-tramo, mediante la ecuación de Karney, permite obtener un sistema de ecuaciones (por cada tramo) de fácil resolución aplicando el algoritmo de Thomas. Se muestran, además, expresiones originales desarrolladas por el autor válidas para modelar, en forma de diferencias finitas: (1) el término friccional de la ecuación de la dinámica , (2) el factor de fricción transiente propuesto por Brunone-Vítkovsky y, (3) los elementos de reemplazo de tuberías cortas que permiten incrementar la magnitud del paso de tiempo computacional. Se demuestra que la metodología propuesta permite modelar el flujo transitorio con mayor nivel de estabilidad y precisión numérica en comparación con el Método de las Características (MC), especialmente cuando el número Courant (Cn) es menor que 1. Sin embargo, debido a que el MDFI trabaja con coeficientes de ponderación (θ1 y θ2) que deben adoptar valores generalmente cercanos a 0,5 dependiendo del problema analizado, la obtención de una solución cercana a la exacta requiere analizar cada caso por separado, siendo obligatorio un procedimiento de ensayo y error que puede hacer que el análisis se torne lento y engorroso.

  • Tipo de documento:Artículo
  • Formato:pdf
  • Idioma:Español
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