Análisis hidrodinámico por CFD de una obra de toma de agua potable en una presa de almacenamiento

El análisis hidrodinámico de una Obra de Toma de Agua Potable (OTAP) y una sección de tubo de conducción en una presa de México fue evaluada usando el método de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). El objetivo del estudio fue visualizar el comportamiento del flujo en la estructura de la OTAP y de 36 metros del tubo que conduce hacia una planta de bombeo. La metodología estableció cuatro escenarios en función del nivel de almacenamiento H_OTAP y el caudal de extracción Q_out para satisfacer parte de la demanda de agua. El balance de caudal mostró que las entradas 01 y 02 aportan un promedio combinado de 61.34% del caudal de entrada a la torre. Sin embargo, la ubicación y orientación de la entrada 01, con respecto a la dirección del flujo en el tubo, induce un efecto de vorticidad y turbulencia que puede inducir efectos de vibración y desgaste en la conexión de la torre y el tubo a largo plazo. Los valores de velocidad y condiciones operativas permitieron caracterizar el flujo como turbulento y sub-crítico (Re=1.01x10^-6,Fr=0.29), respaldado por la estimación analítica y numérica de velocidad del agua a la salida con un error relativo de 4.44%. El efecto del paso de tiempo indicó un impacto mayor (3.61%) que los modelos de turbulencia (2.61%) en la solución numérica. Con base en los resultados se proporcionaron fundamentos para proponer un elemento disipador de energía en la parte inferior de la torre y reducir el nivel de vorticidad a lo largo del tubo, con el fin evitar vibraciones y desgaste por fatiga en la entrada del tubo de conducción de agua de la OTAP.