Simulación numérica del proceso de sedimentación en el desarenador de la central hidroeléctrica Cañón del Pato

Abstract

El presente trabajo trata sobre el proceso de sedimentación en el desarenador de la Central Hidroeléctrica Cañón del Pato, con la finalidad de mejorar el proceso de sedimentación en el desarenador. Para ello se ha realizado la simulación numérica del desarenador con la tabiquería en las naves centrales y laterales (Escenario 1) y como propuesta de mejora, sin la tabiquería en las naves (Escenario 2), con la finalidad de mejorar el proceso de sedimentación en el desarenador. Para la simulación numérica de ambos escenarios se ha utilizado el módulo CFX del software Ansys, que se basa en las ecuaciones gobernantes de flujos de Navier-Stokes, las cuales son resueltas por el método de volúmenes finitos. Además, se ha implementado el modelo k-epsilon; como modelos multifásicos, el modelo Euleriano para determinar la superficie libre y el modelo Lagrangiano para el transporte de partículas. Los resultados obtenidos a partir de la simulación numérica, fueron validados con estudios anteriores realizados en la central hidroeléctrica, como el Estudio de Transporte de Sedimentos elaborado por ELECTROPERU en 1985, e información recopilada del centro de control de la Bocatoma y Casa Fuerza de la central hidroeléctrica. De los resultados obtenidos de la simulación hidrodinámica, se concluye que en el Escenario 2, las naves centrales adquieren mayor velocidad con respecto al Escenario 1, además para las naves laterales presentan una mínima variación con respecto al incremento del caudal de ingreso al desarenador que son direccionados hacia las naves centrales debido a la pequeña transición que no distribuye uniformemente el flujo en todas las naves. De la simulación de transporte de sedimentos del Escenario 2, se determinó la eficiencia del desarenador en función de la concentración en la entrada y salida de la estructura del desarenador, para el caudal de operación actual de 80 m3 /s se determinó que el 7,38% de los sólidos en suspensión que ingresan al sistema del desarenador son retenidos por la estructura.