Respuesta en frecuencia de acumuladores antipogo

Abstract

Los sistemas de transporte de fluidos en instalaciones a través de cañerías están presentes en la mayoría de las obras ingenieriles actuales. En general, el diseño de estos está destinado a proveer eficiencia en uno o mas regímenes estacionarios. No obstante, es necesario verificar el diseño de los mismos para no sucumbir ante las solicitaciones dinámicas que se puedan presentar cuando estos sistemas están expuestos a condiciones no estacionarias. En la industria aeroespacial, la necesidad de reducir el peso propio hace que las vibraciones estructurales generen apartamientos alrededor del equilibrio de los componentes estructurales e incluso de las conductos de fluidos. Por otro lado, la naturaleza vibratoria de los sistemas de propulsión es el mayor agente de excitación de los distintos componentes. Las máquinas rotantes son capaces de generar vibraciones estructurales de las cañerías y también ondas de presión en el líquido que transportan. La cercanía de las frecuencias naturales de los modos elásticos y de las ondas de presión que viajan por los conductos puede amplificar los apartamientos de los elementos y generar daños en la integridad global del vehículo. En particular el llamado fenómeno de POGO es el efecto dinámico que ocurre cuando en un lanzador satelital se solapa un modo de vibrar estructural con un modo de vibrar del fluido alojado en el piping de propulsión. Las oscilaciones de cualquiera de estos alimenta al motor o a la bomba de manera oscilactoria y alguno de estos últimos realimenta al sistema haciendo resonar al conjunto. El análisis para evidenciar éste fenómeno fue presentado por Rubbin. En el mismo, el autor separa los sistemas estructural y fluidodinámico. El primero se estudia considerando la masa del elemento y la masa del fluido contenido. Luego, el sistema de propulsión se analiza a partir de un modelo de segundo orden en el cual las variables de estado son la presión en puntos discretos y el desplazamiento de un volumen de fluido llamado caudal en peso. Para cada componente del sistema se establece una ecuación entrada vs salida en la cual se consideran los desplazamientos de las masas representadas en estado sólido y líquido. La finalidad de esta investigación es estudiar el acoplamiento de los modos elásticos y de fluidos en cada componente. En el presente documento se continúa con los trabajos de Logarzo y Lavirgen, en los cuales se introdujo la problemática y se realizaron algunos ensayos, respectivamente. En particular, a continuación se presentan el análisis teórico, y el método experimental para validar la dinámica del acumulador. Este dispositivo oficia de amortiguador del flujo que lleva combustible de los tanques a la alimentación de las bombas presurizadoras de motores.