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Sistema de simulación de transitorios hidráulicos en tuberías a presión TransDocencia 2.4.1

TransDocencia es la versión del Sistema de Simulación de Transitorios Hidráulicos en Conductos a Presión TRANS desarrollada en el Instituto de Ingeniería de la UNAM, especialmente preparada para los cursos de Hidráulica y Mecánica de Fluidos. Únicamente pueden analizarse conducciones con un abastecimiento y una entrega.


Al fenómeno que ocurre durante el intervalo de tiempo que le toma a un sistema hidráulico pasar de una condición de operación en flujo permanente que fue perturbado, a otra condición de operación en flujo permanente se le llama transitorio hidráulico.



Algunas perturbaciones ocurren súbitamente como consecuencia de eventos imprevistos otras, son consecuencia de las maniobras que deben realizarse de manera programada y controlada para cambiar el modo de operación de los sistemas, como arranques y paros de equipos de bombeo o apertura y cierre de válvulas para modificar caudales. Durante el flujo transitorio que se desarrolla inmediatamente después haber ocurrido un evento imprevisto se presentan las máximas variaciones en la presión interna de las tuberías, en la velocidad del agua y en la velocidad de los elementos rodantes de bombas y turbinas, a éste se le llama transitorio rápido o golpe de ariete.

Cambios súbitos en el consumo de energía eléctrica en la red alimentada por un sistema hidroeléctrico y fallas en el suministro de energía eléctrica en plantas de bombeo, generan golpes de ariete. Un golpe de ariete puede causar daños con costos muy altos, tanto económicos como sociales. Los primeros, debido a las reparaciones que se tuvieran que realizar al sistema y los segundos, por la suspensión del servicio de entrega de agua o de generación de energía eléctrica.

El golpe de ariete se analiza a partir de un sistema de dos ecuaciones diferenciales parciales de primer orden acopladas obtenidas a partir de un balance de masa y momento aplicado a un volumen de control, las que en muchas ocasiones apenas son presentadas en los cursos de licenciatura y sólo se dan soluciones simplificadas. Para diseñar sistemas hidráulicos con conductos a presión, no es suficiente considerar las soluciones que se obtienen con los métodos simplificados, por lo que se ha desarrollado TransDocencia v2.3.

El modelo de golpe de ariete se resuelve con el método de las características, los sistemas que pueden estudiarse están formados por una línea de conducción del tipo suministro - entrega, las estructuras y elementos hidráulicos factibles de simular son: tuberías, uniones de tuberías, torres de oscilación, tanques unidireccionales, cámaras de aire, válvulas de seccionamiento o control, válvulas de admisión y expulsión de aire y la operación de equipos de bombeo en flujo transitorio.

Los equipos de bombeo son los elementos más complejos de simular, para representar un caso real se necesitan las curvas de operación de las bombas en flujo transitorio, que en la mayoría de las ocasiones se desconocen. Debido a ello, TransDocencia v2.3 contiene un catálogo de curvas de bombas, creado a partir del banco de información del Grupo de Hidromecánica del Instituto de Ingeniería de la UNAM, resultado de su participación en el diseño y revisión de la operación hidráulica de muchos acueductos construidos en México. También incluye un catálogo con información para simular válvulas de movimiento controlado.