GOLPE DE ARIETE MEDIANTE EL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS CON
DISTINTAS FUNCIONES BASE, EN FLUJOS EN CONTORNO CERRADO.
FELIPE ULLOA H. 1
VIVIAN ARANDA N. 2
RESUMEN
El golpe de ariete es un tipo de transiente hidráulico que se genera luego de cambios bruscos en las condiciones de un flujo y produce grandes gradientes de presión y velocidad en el mismo, y son estudiados normalmente mediante el método de las características el cual posee algunas limitaciones prácticas. Para evadir algunas de esas limitaciones se proponen modelos de elementos finitos con distintas bases de aproximación: polinomios Nodal Lagrange, polinomios Nodal Espectral, y polinomios Modal. Estos modelos se construyen con una aproximación de la derivada temporal mediante diferencias finitas, Crank-Nicolson y Backward Euler, y además se utiliza una fórmula general de fricción y una componente de fricción dinámica. Se comparan estos modelos con el método de las características en un modelo hipotético de tubería circular horizontal sometida a un cierre instantáneo. Los resultados muestran que el método de elementos finitos con Crank-Nicolson reproducen de buena manera los efectos del golpe de ariete, y entregan una respuesta con mayores detalles que la del método de las características, mientras que con Backward Euler los resultados sirven mayoritariamente para obtener la amplitud del golpe. También se observa que la fricción dinámica no produce grandes modificaciones de la respuesta. Con esto, vemos que un modelo de elementos finitos puede ser útil para estos problemas, y que con la inclusión de singularidades podría ser una herramienta más apropiada para el estudio de sistemas sometidos a transientes hidráulicos.
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1MSc (c), Departamento de Obras Civiles, Universidad Técnica Federico Santa María– felipe.ulloa@alumnos.usm.cl
2Profesor, Departamento de Obras Civiles, Universidad Técnica Federico Santa María– vivian.aranda@usm.cl
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