Una Alternativa para la Simulación Numérica del Comportamiento Térmico en Régimen Transitorio de Flujo de Gas en Redes de Ductos

Abstract

ResumenEn este trabajo se desarrolló un nuevo y práctico código computacional, para simular el comportamiento térmico en régimen transitorio de flujo de gas en redes de ductos, en presencia de varios tipos de componentes como válvulas, compresores, intercambiadores de calor, y bifurcaciones. El modelo matemático está basado en los principios de conservación de masa, cantidad de movimiento lineal y energía, además de ecuaciones constitutivas para los diversos componentes. La solución de las ecuaciones de conservación fue realizada usando el método de los volúmenes finitos. Diversos casos de estudio fueron analizados utilizando circuitos con diferentes tipos de bifurcación y varias combinaciones de puntos de admisión y descarga, localizados a lo largo de las líneas de los gasoductos. Los resultados de las pruebas fueron comparados con datos obtenidos usando un software comercial, presentando excelente concordancia. Palabras clave: redes de ductos, flujo de gas térmico, régimen transiente, simulación numérica An Alternative to Numerical Simulation of Thermal Transient Behavior Gas Flow in Pipeline Networks AbstractIn this work a new and practical computational code to simulate thermal transient gas flow in pipeline networks with presence of several types of components as valves, compressors, heat exchangers, and pipe bifurcations, was developed The mathematical model is based on the conservation principles of mass, linear momentum and energy, plus the constitutive equations for each component. The conservation equations solution was done using the finite volume method. Several study cases were analyzed using pipe networks with different types of bifurcation and different combination of supply and delivery points located along the network. The tests results were compared with data obtained using commercial software showing excellent agreement.

Reducción de fluctuaciones en la reactividad usando los números de Bernoulli con filtro paso-bajo

“…Este proceso libera una gran cantidad de energía calorífica, mediante transformaciones de energía es distribuida como energía eléctrica (Stacey, 2018). Para controlar con seguridad el reactor nuclear es necesario conocer la reactividad, esto se consigue mediante métodos numéricos, los cuales usados en diferentes áreas como en el comportamiento térmico en régimen transitorio de flujo de gas en redes de ductos, en presencia de varios tipos de componentes como válvulas, compresores, intercambiadores de calor, y bifurcaciones (Ortega et al, 2009), en la propagación de una fisura (Palma et al, 2010), en el proceso de mezclado metano-oxígeno para un sistema confinado con arreglo de chorros 4-Lug-Bolt bajo la influencia de la variación de presión (De la Cruz et al, 2015), para la reactividad nuclear puede ser obtenida discretizando la ecuación de la cinética puntual (Shimazu et al, 1987;Kitano et al, 2000;Tamura, 2003), otros métodos discretizan la dependencia integral de la ecuación inversa de la cinética puntual (Hoogenboom y Van Der Sluijs,1988;Binney y Bakir, 1989;Ansari, 1991).…”

Cuadraturas de Gauss-Legendre para resolver numéricamente la ecuación inversa de la cinética puntual

“…Este movimiento permite variar la producción de los neutrones, cambiando el factor de multiplicación y por lo tanto el valor de la reactividad, el parámetro quizás más importante para el control del reactor nuclear. Los métodos numéricos son frecuentemente usados para simulaciones en el comportamiento térmico (Ortega et al, 2009), la propagación de una fisura (Palma et al, 2010) y, en el efecto de la presión metano-oxígeno (De la Cruz et al, 2015).…”

Reducción de ruido en el cálculo de la reactividad con filtro digital y cuadraturas de Gauss-Legendre

“…Existen técnicas experimentales para su cálculo o estimación, como, por ejemplo, los dispositivos electrónicos que utilizan los datos de las cámaras de ionización (Vasilenko et al, 2019); las técnicas Rossi-alpha y Feynman-alpha (Malkawi et al, 2021) empleadas en reactores en estados subcríticos y, en reactores de agua ligera es posible estimar valores de la reactividad, utilizando el período del reactor y la ecuación en horas (Jiang et al, 2022). Otro enfoque en el cálculo de la reactividad es el computacional, que se fundamenta en métodos numéricos que se utilizan ampliamente en una variedad de estudios, incluidos, por nombrar algunos, el comportamiento térmico en régimen transitorio de flujo de gas en redes de ductos, en presencia de varios tipos de componentes como válvulas, compresores, intercambiadores de calor y bifurcaciones (Ortega et al, 2009), la propagación de una fisura (Palma et al, 2010), en el proceso de mezclado metano-oxígeno para un sistema confinado con arreglo de chorros 4-Lug-Bolt bajo la influencia de la variación de presión (De la Cruz et al, 2015). En reactores nucleares, el método numérico debe ser lo suficientemente preciso y de bajo costo computacional para ser implementado en medidores de reactividad digital que permitan la estimación en tiempo real.…”