Área de Hidráulica

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http://hdl.handle.net/11042/2179

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Comparación entre modelo numérico y físico del segundo aliviadero de excedencia - Presa Sabana Yegua
(Universidad de Piura, 2021-03-31) Xie Hualpa, Ka Pin; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
La tesis tiene por objetivo comparar el comportamiento del flujo a diferentes caudales en el segundo aliviadero de excedencias de la Presa Sabana Yegua, ubicada en la provincia de Azua (República Dominicana), usando modelos de simulación numérica desarrollados en ANSYS, junto con el modelo físico construido por el Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria de la Universidad de Piura. Con lo que, mediante el programa de simulación ANSYS, se obtuvieron las velocidades del flujo en distintas secciones de estudio, haciendo principal énfasis en la rápida de pendiente variable. Las velocidades del modelo físico fueron tomadas en base a los ensayos realizados en la estructura a escala. De esta manera, con la información obtenida, se compararon ambos modelos haciendo un análisis del comportamiento del flujo y, con ello, se identificó a partir de qué número de Froude en régimen supercrítico se presentan dispersiones significativas entre ambos modelos. Como resultado adicional, para determinar la influencia de los aireadores, se construyó un modelo numérico sin la presencia de aireadores y se compararon los resultados entre ambos modelos, tanto en velocidad, como en esfuerzos cortantes en la base. Ante la presencia de flujos supercríticos con Froude mayor a 4, se obtuvieron porcentajes de error entre el modelo físico y numérico por debajo del 10%, con dispersiones de velocidades relativamente bajas. Sobre los aireadores, además de generar concentraciones de aire que protegen a la base de la rápida de riesgos de cavitación, disminuyen en hasta un 68% los esfuerzos cortantes en el fondo de la estructura. Por lo que, se constató que los modelos numéricos desarrollados en ANSYS simulan de una forma muy cercana el comportamiento del flujo, incluso, en condiciones de turbulencia. Por lo demás, los aireadores son de mucha importancia en su función de prevenir la cavitación en las estructuras hidráulicas.
Evaluación del comportamiento hidráulico del desarenador de Majes, utilizando el modelo físico construido a escala y el modelo numérico ANSYS CFX
(Universidad de Piura, 2024-03) Alvarez Guzman, Fiorelly; Reyes Salazar, Jorge
El análisis de estructuras hidráulicas y el comportamiento del flujo del fluido dentro de estas mediante modelación numérica ha sido tema de investigación durante estos últimos años, y gracias al avance tecnológico se ha podido realizar un estudio más profundo. Se ha podio modelar numéricamente y realizar el análisis de los resultados obtenidos, que han permitido determinar el comportamiento del flujo del fluido y compararlo con la realidad, permitiendo incluso plantear soluciones más efectivas y rápidas. Para la modelación numérica de ambos diseños, original y final, se usó una velocidad de ingreso de 2.67 m/s y un tirante de 2.5 m.La modelación numérica del desarenador de Majes se realizó mediante el programa ANSYS CFX, que utiliza el método de volúmenes finitos como método numérico de análisis, para modelar el comportamiento del flujo en las estructuras de análisis, en este caso el diseño original y final del desarenador de Majes.Se evaluó el comportamiento hidráulico de los modelos físicos a escala original y final del desarenador de Majes mediante la modelación numérica en ANSYS CFX. Se analizó los resultados de líneas de corriente y velocidades del modelo físico original para identificar los problemas observados durante la modelación física, además se analizó los resultados de la modelación física final para identificar la solución de esos problemas. Mediante esta investigación se comprobó que la modelación numérica permite obtener resultados similares a la modelación física, por lo que el estudio de estructuras hidráulicas utilizando ambos modelos reduciría el tiempo de investigación y diseño de las mismas, además de los costos que esto implica.
Modelación numérica de la cámara de carga y rápida hidráulica de la Central Hidroeléctrica de Curumuy
(Universidad de Piura, 2021-02-27) Sevilla Becerra, Carlomagno; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
La tesis tiene como objetivo desarrollar una metodología de modelación numérica para el futuro diseño de las estructuras que comprenden una central hidroeléctrica, como son la cámara de carga y la rápida hidráulica, mediante el uso del software ANSYS CFX, tomando como objeto de estudio la Central Hidroeléctrica de Curumuy (Piura, Perú), con el fin de que sea tomado como referencia en posteriores estudios de estructuras hidráulicas similares. Para ello, se realizó una visita de campo para conocer la estructura hidráulica para llevar a cabo mediciones de velocidades y tirantes de agua a lo largo de la cámara de carga y rápida hidráulica, cuyos valores se contrastaron con los obtenidos de la modelación. De este proceso, se obtuvo la configuración adecuada para este tipo de estructuras. Con lo que, se construyó y validó un modelo computacional de la rápida hidráulica de Curumuy utilizando el software ANSYS CFX. En tanto, las configuraciones realizadas captan los fenómenos hidráulicos producidos en estructuras hidráulicas de este tipo y permiten modelar flujos de superficie libre. Finalmente, se concluye que la configuración propuesta describe de manera cercana este fenómeno, dado que comparando los resultados de tirante y velocidades calculadas con los obtenidos de la modelación se obtuvo desviaciones bajas entre 0 y 16 % en valor.
Modelación numérica del comportamiento hidráulico de un emisario submarino para el vertimiento de aguas residuales usando ANSYS 3D
(Universidad de Piura, 2024-12) López Reyes, Jesús Armando; Reyes Julca, Néstor Alonso; Reyes Salazar, Jorge
El trabajo tiene como objetivo evidenciar el comportamiento de fluidos dentro de un sistema conformado por una tubería de ingreso, una cámara de carga y un emisario submarino; utilizando conceptos de mecánica de fluidos computacional. Los emisarios submarinos han surgido como una solución para evitar arrojar las aguas residuales al mar, en una zona que sea perjudicial para el hombre o el medio marino. Por medio de un sistema de tuberías interconectadas se arrojan estas aguas remanentes a una cierta distancia en donde se aprovecha los procesos físicos que nos ofrece el lecho marino para diluir los efectos contaminantes que estas aguas tienen. Durante muchos años se ha tenido la necesidad de diseñar modelos mediante ecuaciones y soluciones numéricas. Sin embargo, hoy en día, gracias al avance tecnológico han incrementado las capacidades de cálculo que ofrecen las computadoras, así como la mejora en los algoritmos computacionales ha sido un punto clave para el desarrollo de modelados numéricos de simulación de flujos. La modelación numérica del emisario submarino se realizó mediante el programa ANSYS CFX con la finalidad de modelar el comportamiento de la fluctuación del agua dentro de la cámara de carga y de las tuberías, además del posible fallo que pueda presentarse por el ingreso de aire dentro de las tuberías.Este trabajo de investigación busca comparar el diseño de un emisario submarino realizado por los ingenieros, Muñoz Pardo José Francisco, Reyes Salazar Jorge y Varas Castellón Eduardo, con el diseño de este realizado a través de ANSYS CFX.
Modelación numérica del flujo y comportamiento del Sifón Piura utilizando Ansys
(Universidad de Piura, 2021-06-28) Montalvan Portero, Xavier Fernando; Reyes Salazar, Jorge; Noblecilla Palomino, Luis Angel; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
La tesis tiene como objetivo describir el comportamiento del flujo del fluido que atraviesa el sifón Piura empleando la modelación numérica, con el fin de contar con una herramienta confiable y viable para diseños hidráulicos que garantice la mayor eficacia en la captación del agua y permita el abastecimiento de las zonas urbanas y agrícolas. Con lo cual, se pretende no solo estudiar el movimiento del agua a través de la modelación, sino también conocer todos los aspectos que influyen sobre la situación actual del sifón. Para ello, se realiza la evaluación de distintas variables que influyen sobre el flujo del agua y el comportamiento del sifón Piura, utilizando tres tipos de métodos: el método analítico, el método experimental y el método de modelación numérica. En tanto, se analiza, compara y discuten los resultados del método analítico, iniciando con una verificación en el diseño del sifón y comprobando que cumple con los requisitos hidráulicos necesarios. Asimismo, se analiza un método experimental frente a los resultados del modelo numérico, dando validez a la modelación en Ansys CFX, el cual entrega mayor facilidad sobre el análisis de los fluidos. Los resultados de la simulación permiten observar zonas del sifón que son inaccesibles. Estas zonas se muestran a través de gráficos de líneas de flujo, perfil de velocidades o de presiones, los cuales identifican los parámetros del flujo de agua. Por otro lado, parámetros como: caudal, velocidad, pérdidas hidráulicas, etc., obtenidos en el método analítico y experimental, son base importante que ayuda a comprobar que la modelación se comporta como el modelo real del sifón. Finalmente, se concluye que la validez del diseño hidráulico, a través de la modelación numérica, se logra mediante la comparación de los resultados obtenidos por los tres métodos, permitiendo un mayor entendimiento sobre el comportamiento hidráulico de la estructura en estudio.
Modelamiento numérico del cuadro de flujo en una curva de río utilizando ANSYS: optimización de la distribución de velocidades mediante espigones
(Universidad de Piura, 2025-03) Rios Poicon, Carlos Orlando; Reyes Salazar, Jorge
El colapso de estructuras hidráulicas debido a la erosión en los márgenes de los ríos, especialmente en zonas de curvas o estrangulamientos, pone de manifiesto la urgencia de desarrollar soluciones eficaces para mitigar estos riesgos. Este estudio se centra en cómo mitigar los impactos de las altas velocidades del flujo de agua, que son responsables de la erosión en las orillas, representando un peligro para las áreas adyacentes al cauce. El objetivo principal de la investigación fue analizar y optimizar la distribución de velocidades en una curva de río, implementando espigones estratégicamente mediante modelación numérica en ANSYS. La finalidad fue trasladar el eje de mayor velocidad del río hacia el centro, reduciendo así el riesgo de erosión en los márgenes y protegiendo las zonas circundantes. La metodología empleada en este estudio utilizó ANSYS CFX para modelar una sección genérica de río bajo diversas condiciones. A través de simulaciones realizadas en este software, se evaluó el comportamiento del flujo en el tramo seleccionado, primero sin espigones y luego con variaciones en el diseño de los espigones. Se analizaron los resultados mediante gráficos y capturas obtenidas del software, permitiendo verificar si se lograba una distribución de velocidades que cumpliera con los objetivos establecidos. Los resultados obtenidos demostraron que, mediante la implementación de espigones en los márgenes del río, se logró una distribución óptima de las velocidades, sin alterar el flujo al salir de la curva. Esto permitió controlar la erosión en los márgenes, los cuales comenzaron a recuperarse gradualmente mediante sedimentación. Este hallazgo cumple con el propósito de la investigación y proporciona una base sólida para futuros proyectos enfocados en la protección y estabilización de ríos con características similares. En conclusión, la distribución optima de velocidades en zonas de curvas de ríos tiene un impacto significativo en la estabilización del lecho fluvial y la mitigación de la erosión, lo que representa una solución efectiva y sostenible para la protección de infraestructuras y ecosistemas ribereños.

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