Modelación de flujo presurizado en SWMM

[edgarjgg]

Hola a todos. Estoy implementando un modelo en SWMM de una tubería que
aparentemente no tiene la capacidad suficiente para transportar un
caudal dado, ya que al estimar la capacidad con la ecuación de Manning
el caudal es ligeramente inferior al caudal de diseño. Tengo entendido
que al aplicar la solución de onda dinámica podría realizar estar
modelación en SWMM aún cuando el flujo pueda llegar a estar
presurizado. No obstante al aplicar el modelo con una condición de
frontera de flujo crítico y visualizar el perfil la lámina de agua
cabe dentro de la tubería. ¿Es posible que la capacidad al aplicar las
ecuaciones de flujo no permanente sea mayor a la capacidad con la
ecuación de Manning para tubo lleno? ¿Que tan válido es suponer como
condición de frontera una descarga libre, cuando existe la posibilidad
que la tubería trabaje a presión? ¿Cuál es la condición de forntera
adecuada para una tubería a presión ya que la altura normal no aplica,
la altura crítica presumo que no es válida ya que no permite tener
presión a la salida (ya que para mi caudal de diseño la altura critica
es menor al diámetro) y no tengo una altura conocida para modelar la
condición de frontera con una altura conocida?.... De antemano
agradezco todos sus comentarios.

[Mauricio Herrera]

Edgar

 

En SWMM5 es posible simular tuberias a presion usando Hazen-Williams o Darcy-Weisbach, lo cual pienso que seria una mejora en tu modelo, si el caso es que la tuberia siempre trabaja a presion. En cuanto a la condicion de frontera, te pregunto, cual es la condicion real del sistema? cual es la funcion de la tuberia dentro del sistema que estas evaluando? o hacia donde esta descargando esta tuberia? es importante definir las condiciones reales operacionales del sistema porque esto afecta como el modelo de onda dinamica calcula los resultados.

Si es posible, seria conveniente ver el modelo. Lo puedes cargar en la seccion de archivos del grupo.

Saludos

Mauricio Herrera

Admin Grupo SWMM Espanol

2009/3/26 edgarjgg <edga...@gmail.com>

[edgarjgg]

En los archivos de grupo acabo de subir el ejemplo en un archivo
llamado capacidad.inp.

Estoy hablando básicamente de una tubería de concreto (n=0.013) de
1000 metros de longitud con pendiente de 0.05% y diámetro de 3.75
metros. Si se calcula la capacidad a tubo lleno con la ecuación de
Manning, la capacidad máxima es de 18.2 m3/s, no obstante al modelar
la tubería con un caudal de 20.8 m3/s y condición de frontera altura
crítica ya que este tubo descarga libremente a un tanque, se puede ver
que el agua cabe dentro del tubo ¿Qué sucede, el agua cabe o no cabe?

Gracias por tu colaboración.

On 26 mar, 13:17, Mauricio Herrera <mauh...@gmail.com> wrote:
> Edgar
>
> En SWMM5 es posible simular tuberias a presion usando Hazen-Williams o
> Darcy-Weisbach, lo cual pienso que seria una mejora en tu modelo, si el caso
> es que la tuberia siempre trabaja a presion. En cuanto a la condicion de
> frontera, te pregunto, cual es la condicion real del sistema? cual es la
> funcion de la tuberia dentro del sistema que estas evaluando? o hacia donde
> esta descargando esta tuberia? es importante definir las condiciones reales
> operacionales del sistema porque esto afecta como el modelo de onda dinamica
> calcula los resultados.
> Si es posible, seria conveniente ver el modelo. Lo puedes cargar en la
> seccion de archivos del grupo.
> Saludos
> Mauricio Herrera
> Admin Grupo SWMM Espanol
>

> 2009/3/26 edgarjgg <edgar...@gmail.com>

>
>
>
>
>
> > Hola a todos. Estoy implementando un modelo en SWMM de una tubería que
> > aparentemente no tiene la capacidad suficiente para transportar un
> > caudal dado, ya que al estimar la capacidad con la ecuación de Manning
> > el caudal es ligeramente inferior al caudal de diseño. Tengo entendido
> > que al aplicar la solución de onda dinámica podría realizar estar
> > modelación en SWMM aún cuando el flujo pueda llegar a estar
> > presurizado. No obstante al aplicar el modelo con una condición de
> > frontera de flujo crítico y visualizar el perfil la lámina de agua
> > cabe dentro de la tubería. ¿Es posible que la capacidad al aplicar las
> > ecuaciones de flujo no permanente sea mayor a la capacidad con la
> > ecuación de Manning para tubo lleno? ¿Que tan válido es suponer como
> > condición de frontera una descarga libre, cuando existe la posibilidad
> > que la tubería trabaje a presión? ¿Cuál es la condición de forntera
> > adecuada para una tubería a presión ya que la altura normal no aplica,
> > la altura crítica presumo que no es válida ya que no permite tener
> > presión a la salida (ya que para mi caudal de diseño la altura critica
> > es menor al diámetro) y no tengo una altura conocida para modelar la
> > condición de frontera con una altura conocida?.... De antemano

> > agradezco todos sus comentarios.- Ocultar texto de la cita -
>
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[Mauricio Herrera]

Al usar solamente la ecuacion de Manning estas asumiendo que la
condicion de frontera es flujo normal. En SWMM5 puedes ensayar esta
opcion y ademas la de descarga libre. Despues de que corras el modelo,
si vas a Report->Status y despues a Link Flows, encontraras el
resultado tabular que indica la relacion Qmax/Qlleno y Profundidad
Maxima/Profundidad Total. Si escoges descarga libre encontraras 1.14 y
0.67 respectivamente. Si escoges Descarga a Flujo Normal en el
Outfall, encontraras 1 y 1 respectivamente (este es el equivalente a
usar Manning). Dado que la condicion fisica es descarga libre, la
capacidad de flujo de la tuberia se aumenta sin llegar a ocupar todo
su volumen, osea que el agua cabe por la tuberia.
Espero esto ayude.
Saludos
Mauricio

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[edgarjgg]

Mauricio de nuevo muchas gracias por tu tiempo, pero la verdad no
estoy de acuerdo con tu respuesta.

Para ser más claro aumentemos el caudal a 30 m3/s que es mas de 1.5
veces la capacidad a tubo lleno y dejemos la condición de frontera
como descarga libre. El resultado el agua todavia cabe a flujo libre,
lo cual no puedo creer ya que eso quiere decir que la capacidad de la
tubería estaría aumentando mágicamente simplemente por el hecho de
utilizar las ecuaciones de flujo no permanente.

Lo que yo me imagino que sucede con ese caudal es la salida de una
tubería a presión que aún cuando descargue libremente como el grifo de
un lavadero no tiene altura crítica a la salida, ya que la altura de
flujo a la salida sería el diámetro de la tubería (tubo lleno) y la
energía sería el diámetro más la presión en la salida lo cual
equivaldría a la energía de entrada menos las pérdidas de energía en
la tubería.

El problema es que la energía a la entrada no la conozco y así la
conociera no la puede definir en el modelo, porque lo que se define es
la condición a la salida. El nivel en la entrada aumentaría por
encima del diámetro (ya que la tubería no tiene la capacidad) hasta
conseguir una altura de flujo tal que a presión transporte el caudal
de diseño.

Entonces la condición de frontera a la salida no es ni la altura
crítica, ni la altura normal, ni el diámetro de la tubería, ni nada
similar porque tendría presión a la salida.

¿Será esto correcto? ¿Entonces que condición de frontera debo definir
para conseguir modelar la tubería a presión en el modelo SWMM?

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