El rediseño de redes hidráulicas en centrales hidroeléctricas requiere garantizar eficiencia y seguridad operativa.

Mediante simulación CFD, optimizamos la geometría de una bifurcación y analizamos el chorro de descarga. Evaluamos las presiones, las pérdidas de carga y las fuerzas de impacto.

Esto no permitió validar el diseño y reducir riesgos en condiciones reales de operación.

PROYECTOS

Rediseño de tuberías en una central hidroeléctrica y análisis de chorro de descarga

El cliente necesitaba rediseñar el trazado de la red de tuberías de una central hidroeléctrica para incorporar una nueva tubería de descarga. El principal desafío era diseñar el injerto de la bifurcación en la tubería forzada existente, seleccionando:

La ubicación más adecuada.

La geometría óptima de conexión.

El objetivo era minimizar las pérdidas de carga y las sobrepresiones locales, garantizando al mismo tiempo que la nueva línea pudiera transportar el caudal requerido sin generar presiones máximas o mínimas críticas para la integridad del sistema.

Adicionalmente, era necesario analizar el comportamiento del chorro de salida tras atravesar una válvula de chorro hueco, ya que este impactaría contra un muro cercano. Se requería cuantificar la fuerza de impacto para validar estructuralmente el elemento receptor.

Slidian - Proyectos - Estudio de ventilación en una sala fitness

ALCANCE DEL PROYECTO

El proyecto se desarrolló en dos fases principales:

Optimización del injerto de bifurcación

Evaluación de diferentes configuraciones geométricas de conexión entre la tubería principal y la nueva tubería de descarga.
Análisis de:
- Presiones máximas y mínimas.
- Pérdidas de carga locales.
- Fluctuaciones de presión.
Simulación bajo distintos escenarios operativos de la planta, cubriendo diversas casuísticas de funcionamiento.

Modelado del sistema completo y análisis del chorro

Una vez seleccionada la geometría óptima del injerto:

Se modeló el sistema completo de tuberías.
Se incluyó la válvula de chorro hueco en condiciones reales de operación.
Se cuantificó la velocidad del chorro y la fuerza ejercida sobre el muro de impacto.
Se evaluó el campo de velocidades en el espacio comprendido entre la descarga y el muro.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES

En la fase de optimización del injerto se comprobó que:

Los picos de presión en la zona de conexión permanecían dentro de los límites admisibles de la tubería.
La geometría seleccionada permitía transportar el caudal requerido para la descarga.
La configuración final presentaba la menor pérdida de carga entre las alternativas evaluadas.
Se reducían significativamente las fluctuaciones de presión respecto a otras opciones.

En el análisis del chorro de descarga se obtuvo:

La velocidad máxima de impacto sobre el muro.
La distribución de velocidades en la trayectoria del chorro.

Dado que las velocidades de salida eran elevadas, se propusieron mejoras orientadas a reducir la energía del chorro antes del impacto, con el objetivo de disminuir las cargas transmitidas al muro y aumentar la seguridad operativa del sistema.

Este estudio permitió garantizar un rediseño hidráulicamente eficiente, estructuralmente seguro y adaptado a las condiciones reales de operación de la central.