Simulación del flujo del salto de esquí y de la poza de disipación debido a un mal funcionamiento en la disipación de energía ocasionado por un obstáculo frontal al Reservorio Poechos utilizando el programa Ansys CFX

Abstract

La tesis tiene como objetivo reproducir los fenómenos que ocurren en la poza de disipación en el Reservorio Poechos y obtener información relevante sobre la erosión en las proximidades de los cimientos de la presa. Con tal fin se realiza el modelamiento numérico de las estructuras hidráulicas. El modelo ha sido elaborado en una escala 1/100 en el programa Ansys CFX, abarcando el salto de esquí y la poza de disipación, por lo tanto, los resultados obtenidos han sido convertidos mediante el uso de las fórmulas de Froude. Los resultados obtenidos muestran velocidades promedio de 1.6 m/s y velocidades máximas de hasta 6 m/s localizadas en las proximidades de la cimentación del reservorio. El trabajo comienza brindando un panorama del Reservorio Poechos en el que se describe su importancia para los valles del Chira y Piura, las estructuras que lo conforman y las reglas de operación bajo las cuales se rige. A continuación se describen los fundamentos de la dinámica de fluidos computacional, comprendiendo su definición, los métodos de discretización, el teorema de transporte de Reynolds, las ecuaciones de transporte, algoritmos de acoplamiento presión-velocidad, la turbulencia y programas de dinámica de fluidos computacional con un alcance tridimensional. Seguidamente se explica cada una de las etapas de la simulación y se brindan los conceptos que permiten catalogar al modelo como un flujo multifásico euleriano a superficie libre, capaz de desarrollarse en Ansys CFX, así como descripción del problema y su posterior desarrollo en cada una de las etapas de simulación, esta comprende la elaboración de la geometría: el mallado, la configuración del dominio, las condiciones de borde y del solucionador y la configuración de la ejecución del solver. Los resultados obtenidos muestran velocidades promedio de 1.6 m/s y velocidades máximas de hasta 6 m/s localizadas en las proximidades de la cimentación del reservorio, concluyéndose por tanto en la existencia de erosión ya que la superficie de la poza de disipación está conformada por suelos como grava arenosa, arena limosa y limos, estos materiales no resisten velocidades mayores a 0.5 m/s. y el esfuerzo de flujo supera al esfuerzo resistente.