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Estandarización de Criterios de Diseño

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Alvaro San Juan

on 18 March 2015

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Transcript of Estandarización de Criterios de Diseño

Estandarización de Criterios de Diseño
Hidráulica MWH
Crear una identidad en el diseño hidráulico de MWH Chile.
Contar con documentos base que permitan disminuir los tiempos de producción de entregables.
Promover el desarrollo de un equipo excepcional en el área hidráulica.
Tópicos de Diseño
Sistemas de bombeo
Plantas elevadoras
Bombas
NPSHD
Cajones
Escurrimiento a presión
Velocidad del flujo
Pérdidas de carga
Régimen
Golpe de ariete
Otras consideraciones de diseño
Velocidad del flujo
4 (m/s) > Vflujo > 1.1 VLímite
Vflujo > Vcrítica

VL: Velocidad límite de depósito (relaves). Fórmulas de Durand y Errázuriz.

VC: Velocidad crítica de transición régimen laminar- turbulento. Fórmula de Slatter y Wasp (fluidos no newtonianos tipo Bingham).

* Durand (VL) se utiliza para granulometría fina y banda angosta, en ductos D>8”. En caso contrario, la fórmula presenta algunos ajustes.
* La relación V/VL>1.1 es el límite inferior, variando en función del Q. En general, para cualquier fórmula, la relación llega hasta 1.7 para Q > 500 l/s
Altura de escurrimiento
Hn:
Agua: Fórmula de Manning
Relave: f(Darcy)
Revancha mínima (R):
R > Hv, para Qmáx
R > 0.4m
R > 2 Hv, para Qmáx y ondas rodantes (Fr > Frc, criterio de Craya y Vedernikov)
Hmáx Relave:
Hmáx < 0.6 D (0.6 B), tubería (canaleta) para Qmáx
Hmáx < 0.7 D (0.7 B), tubería (canaleta) para Qmáx_eventual
Hmín Relave:
Hmín > 0.3 D (0.3 B), tubería (canaleta) para Qmín
Hmín > 0.2 D (0.2 B), tubería (canaleta para Qmín_eventual

* Darcy (pérdidas por fricción), función de Coeficiente f estimado según:
Agua: fórmula de Colebrook–White
Relave:
método de Wilson y Thomas, flujo turbulento. Complementado para el caso de fluido tipo Bingham.
ecuación de Buckingham, flujo laminar.
Régimen
Fr > 1.4, para asegurar régimen supercrítico
8M < Re2 < 10M, para asegurar escurrimiento turbulento
Escurrimiento en superficie libre
Velocidad del flujo
Altura de escurrimiento
Régimen
Otras consideraciones de diseño
Otras consideraciones de diseño
Radio de curvatura mínimo (RCmín):
30m, canaletas
Máx(50 D, 30m), tuberías
Velocidad del flujo
4 (m/s) > Vflujo > 1.1 VLímite
Vflujo > Vcrítica

VL: Velocidad límite de depósito (relaves). Fórmulas de Durand y Errázuriz.

VC: Velocidad crítica de transición régimen laminar- turbulento. Fórmula de Slatter y Wasp (fluidos no newtonianos tipo Bingham).

* Durand (VL) se utiliza para granulometría fina y banda angosta, en ductos D>8”. En caso contrario, la fórmula presenta algunos ajustes.
* En general, para cualquier fórmula, VL = [1.2 - 2.5]m/s
Pérdidas de carga
Pérdidas singulares proporcionales a la altura de velocidad (coeficientes k)
Pérdidas por fricción según fórmula de Darcy, función de coeficiente f, estimado según:
Agua: fórmula de Colebrook–White
Relave:
método de Wilson y Thomas, flujo turbulento. Complementado para el caso de fluido tipo Bingham.
ecuación de Buckingham, flujo laminar.
Régimen
8M < Re2 < 10M, para asegurar escurrimiento turbulento
Golpe de ariete
Celeridad de onda (a):
General: Fórmula de Joukowsky
Agua: Fórmula de Allievi

Tiempo de parada (T):
Impulsiones: Fórmula de Mendiluce
Conducción por gravedad: se asume conocido

Delta de presión:
Fórmula de Micheaud, si T>2L/a
Fórmula de Allievi, si T<2L/a

* Cuando pendiente hidráulica > 50%, se recomienda considerar Allievi en toda la conducción.
* En conducciones/impulsiones de longitud L > Lc=aT/2, ocurren ambos modelos de delta de presión: Micheaud desde el término del tramo hasta Lc; Allievi desde Lc hasta el origen.
Otras consideraciones de diseño
Materiales para fluidos abrasivos :
En baja presión se usan tuberías de HDPE.
A presiones superiores a las capacidades del HDPE, se usan tuberías de acero al carbono revestidas en goma shore A o HDPE de un espesor mínimo de 12,5 mm.
En conducciones largas, se evalúa el uso de tuberías de acero al carbono sin revestimiento interior, pero con acero de mayor límite de fluencia (API 5L grado B X65 ó X52).

Diámetros: Privilegiar uso de diámetros “comerciales".

Espesores:
Acero: espesor estándar, 10mm mínimo.
HDPE: PN6 mínimo

Radio de curvatura mínimo (RCmín):
Por gravedad:
Acero: Máx(50 D, 30m)
HDPE: 50 D
Impulsiones:
Acero: 5-200 DN
HDPE: 3 DN

Vida útil: función de tasa de desgaste, dependiente de velocidad y granulometría.

Detalles constructivos:
Instalación tal que las cañerías puedan vaciarse gravitacionalmente.
Los puntos altos deberán tener un venteo manual para eliminar aire atrapado. En zonas alejadas de los puntos de operación, se recomienda emplear ventosas automáticas con mantenimiento periódico.
Las cañerías de pulpa deberán ser montadas y soportadas de manera de facilitar su desmantelamiento, mantención y rotación. Se recomienda emplear unión de acople rápido tipo Victaulic.
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