Utilización de técnicas CFD para la caracterización de elementos en hidráulica urbana

Transcripción

1 Jornada de intercambio en I+D en el ciclo integral del agua Utilización de técnicas CFD para la caracterización de elementos en hidráulica urbana PEDRO L. IGLESIAS REY DIHMA (UPV) 1

2 QUÉ ES UN MODELO CFD? Computational Fluid Dynamics CFD: o Es la técnica de predecir el flujo de fluidos, su transferencia de masa y energía, sus reacciones químicas y los fenómenos relacionados mediante la resolución de las ecuaciones matemáticas que gobiernan estos procesos con la ayuda de un método numérico. Utilización de los CFD en ingeniería: o Estudios conceptuales y nuevos diseños. o Desarrollo de detalles de productos. o Resolución de problemas. o Complementar los ensayos y experimentos: reducen el esfuerzo total que se requiere en el laboratorio. 2

3 APLICACIONES DE LOS CFD EN EL CAMPO DE LA INGENIERÍA HIDRÁULICA Líneas generales o Diseño de bombas y válvulas. o Sistemas de aireación. o Dispersión atmosférica de contaminantes. o Diseño de bombas y turbinas. o Tanques y depósitos de contacto. o Sistemas de decantación. o Flujos en lámina libre. o Válvulas y equipamiento hidráulico. Líneas de investigación o Procesos de llenado y vaciado de conducciones. o Caracterización de elementos complejos. o Agitación industrial y procesos de mezcla. o Procesos de calidad del agua en depósitos. o Caracterización de elementos de las redes de saneamiento y drenaje. o Caracterización de depósitos de retención de aguas pluviales. 3

4 DISEÑO DE LA SALIDA DE UNA ARQUETA DE MEZCLAS Esquema de la instalación y escenarios de análisis 4

5 DISEÑO DE LA SALIDA DE UNA ARQUETA DE MEZCLAS Plano de detalle de la arqueta de mezclas 5

6 DISEÑO DE LA SALIDA DE UNA ARQUETA DE MEZCLAS Arqueta 2 Propuesta 1 Arqueta 2 Propuesta 3 6

7 DISEÑO DE LA SALIDA DE UNA ARQUETA DE MEZCLAS Resultados simulación arqueta 2, propuesta 1, escenario Q2 7

8 DISEÑO DE LA SALIDA DE UNA ARQUETA DE MEZCLAS Resultados simulación arqueta 2, propuesta 3, escenario Q2 8

9 ESTRUCTUAS MODULARES PARA CONSTRUCCIÓN DE DEPÓSITOS DE RETENCION Objetivos o Construcciones alternativas de depósitos de retención. o Comportamiento hidráulico, resistencia hidráulica. 9

10 ESTRUCTUAS MODULARES PARA CONSTRUCCIÓN DE DEPÓSITOS DE RETENCION Estudio detallado del flujo en el interior de la estructura. Mejoras en el diseño del componente. Simplificación para reducción de costes de experimentación. 10

11 ESTRUCTUAS MODULARES PARA CONSTRUCCIÓN DE DEPÓSITOS DE RETENCION 11

12 ESTRUCTUAS MODULARES PARA CONSTRUCCIÓN DE DEPÓSITOS DE RETENCION Validación experimental Resultados simulaciones 12

13 ESTRUCTUAS MODULARES PARA CONSTRUCCIÓN DE DEPÓSITOS DE RETENCION Profundidad (m) Longitud (m) 13

14 AIRE ATRAPADO EN CONDUCCIONES 14

15 AIRE ATRAPADO EN CONDUCCIONES 15

16 AIRE ATRAPADO EN CONDUCCIONES Bubble speed (m/s) LABO Left Bubble Flow (L/h) Left -1 Left 0 Left +1 Left +2 Left Bubble speed (m/s) CFD Left Bubble Flow (L/h) -2 Left -1 Left 0 Left +1 Left +2 Left 16

17 CARACTERIZACIÓN DE VENTOSAS Caracterización de ventosas con aire y agua Ensayos Laboratorio Resultados CFD Caida de presión p (bar) Caudal másico de expulsión (Nm 3 /min) 17

18 CARACTERIZACIÓN DE VENTOSAS Caracterización de ventosas con aire y agua 0.60 Ensayos Laboratorio Resultados CFD 0.50 Caída de presión p (bar) Caudal másico de expulsión (Nm 3 /min) 18

19 INFLUENCIA CONDICIONES INSTALACIÓN VENTOSA 19

20 EFICIENCIA DE CAPTACIÓN DE REJILLAS PLUVIALES Objetivo: Analizar la eficiencia de rejillas de recogida de aguas pluviales. Prototipo experimental Modelo conceptual 20

21 EFICIENCIA DE CAPTACIÓN DE REJILLAS PLUVIALES Definición geométrica del modelo y mallado Solución computacional 21

22 CARACTERIZACIÓN DE VERTEDEROS Y OTRAS ESTRUCTURAS HIDRAULICAS 22