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Sistema de simulación de transitorios hidráulicos en tuberías a presión TransDocencia 2.1

La versión docencia del sistema de simulación de transitorios hidráulicos en tuberías a presión TRANS, TransDocencia 2.1 y su manual, son los productos terminados del proyecto PAPIME PE104017.


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. Un conducto a presión, es una o un conjunto de tuberías que pueden tener diferentes características como diámetro, espesor, material, longitud, que están completamente llenas de un fluido, en este caso, agua.

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. Durante el flujo transitorio que se desarrolla 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 en la infraestructura comunitaria y los segundos, por la suspensión del servicio de entrega de agua o de generación de energía eléctrica.

En el sistema TransDocencia 2.1 el modelo de golpe de ariete se resuelve con el método de las características, este sistema tiene la capacidad de simular la operación en flujo transitorio de acueductos formados por una línea de conducción con una aportación y sin derivaciones, incluye la operación de equipos de bombeo en flujo transitorio, apertura y cierre de válvulas, cambios de tuberías, torres de oscilación, cámaras de aire, tanques unidireccionales y válvulas de admisión y expulsión de aire (VAEAs), está formado por los archivos ejecutables "TransDocencia2-0.exe" y TransMoMaDoc2-0.exe". El usuario ejecuta el primero para construir digitalmente un acueducto a través de una pantalla gráfica, con la opción "Simulación" se ejecuta automáticamente TransMoMaDoc2-0.exe, en donde se resuelven los modelos matemáticos del flujo y de los elementos que forman al acueducto.

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, TransDocencia2-0 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.