METODOLOGÍA PARA EL ANÁLISIS HIDRÁULICO DE CONDUCCIONES EN RELIEVE ACCIDENTADO

RUIZ SANTOS, RODRIGO (2026) METODOLOGÍA PARA EL ANÁLISIS HIDRÁULICO DE CONDUCCIONES EN RELIEVE ACCIDENTADO. Doctorado en Ingenierías thesis, Universidad Autónoma de Chihuahua.

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Resumen

El análisis hidráulico de conducciones a gravedad en relieve accidentado representa un problema técnico complejo, debido a que el supuesto convencional de operación a tubo completamente lleno no siempre reproduce el comportamiento real del flujo. En este tipo de sistemas pueden presentarse cambios de pendiente, puntos altos, acumulación de aire, pérdidas locales significativas y transiciones entre flujo a presión y flujo parcialmente lleno, lo que modifica la relación entre la carga hidráulica disponible, el gasto conducido y la línea piezométrica del sistema. La presente investigación tuvo como objetivo desarrollar una metodología para el análisis hidráulico aproximado de conducciones en relieve accidentado, considerando distintas condiciones de operación y la influencia de las pérdidas hidráulicas. Para ello, se diseñó, construyó e instrumentó un modelo físico experimental en el Laboratorio de Hidráulica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Chihuahua. El modelo permitió representar una conducción con perfil longitudinal irregular, tubería transparente, accesorios hidráulicos, válvulas de control, piezómetros, manómetro y medición de gasto mediante rotámetro y aforo volumétrico. Como parte del trabajo experimental, se determinaron los coeficientes de pérdida por fricción y pérdidas locales en la tubería y accesorios del modelo físico, evaluando su comportamiento bajo distintos gastos de operación. Posteriormente, estos parámetros fueron incorporados en simulaciones hidráulicas realizadas en EPANET y SWMM, con el propósito de comparar los resultados numéricos con las mediciones experimentales de gasto, velocidad y carga piezométrica. Los resultados muestran que EPANET permite representar de manera adecuada el comportamiento del sistema bajo la hipótesis de flujo presurizado y tubo lleno, especialmente en términos de gasto y velocidad; sin embargo, presenta limitaciones para reproducir la línea piezométrica observada cuando existen condiciones asociadas a flujo parcialmente lleno, flujo mixto o presencia de aire. Por su parte, SWMM, mediante el esquema de onda dinámica, mostró una mejor aproximación al comportamiento piezométrico medido en el modelo experimental, por lo que constituye una herramienta complementaria para el análisis de conducciones a gravedad en geometrías irregulares. Con base en los resultados obtenidos, se propone una metodología de análisis que integra la caracterización geométrica de la conducción, la identificación de puntos críticos, la determinación de pérdidas hidráulicas, la simulación numérica y la comparación con mediciones experimentales o de campo. Esta metodología permite evaluar con mayor criterio la capacidad hidráulica real de conducciones a gravedad en relieve accidentado y orientar decisiones de diseño, operación y ubicación de dispositivos de control de aire.

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