Análisis comparativo de transitorios en una chimenea de equilibrio con orificio y una chimenea de equilibrio de sección compuesta
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Date
2025-09-24
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Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
This study presents a comparative analysis of the hydraulic behavior of two surge tank configurations—a surge tank with an orifice and a composite-section surge tank—under transient flow conditions caused by sudden valve closures and openings. A numerical-iterative procedure based on the rigid water column model is employed to simulate flow dynamics and piezometric level oscillations within the surge tanks. Both configurations are evaluated through critical scenarios adapted to specific hydraulic conditions, derived from a case study located in Ecuador. The methodology includes the definition of hydraulic and geometric parameters for each surge tank type, accounting for variations in the orifice diameter and the upper widening of the composite section. Key variables associated with transient phenomena, such as water level oscillations, stabilization times, and amplitude of fluctuations during the events, are analyzed. This work aims to provide clear technical criteria for selecting the appropriate surge tank configuration based on the operational characteristics of the hydraulic system and flow conditions, thereby contributing to the efficient and safe design of pressurized conduits in regions with high topographical complexity.
Resumen
En el presente trabajo se desarrolla un análisis comparativo del comportamiento hidráulico entre una chimenea de equilibrio con orificio y una chimenea de equilibrio de sección compuesta frente a fenómenos transitorios generados por eventos de cierre y apertura brusca de válvulas. Se emplea un procedimiento numérico-iterativo basado en el modelo inercial rígido, el cual permite simular la dinámica del flujo y las oscilaciones del nivel piezométrico en una chimenea de equilibrio. Ambas configuraciones se aplican y evalúan mediante escenarios críticos adaptados a condiciones hidráulicas específicas, definidas a partir de un caso de estudio ubicado en Ecuador. La metodología incluye la definición de parámetros hidráulicos y geométricos para cada tipo de chimenea, considerando variaciones en el diámetro del orificio y en el ensanchamiento superior de la sección compuesta. Se analizan las variables clave del fenómeno transitorio, tales como las oscilaciones del nivel de agua, tiempos de estabilización y amplitudes generadas durante los eventos estudiados. Este trabajo pretende proporcionar criterios técnicos claros que permitan una selección adecuada de la configuración de chimenea según las particularidades operativas del sistema hidráulico y las condiciones de flujo, contribuyéndose así al diseño eficiente y seguro de conducciones presurizadas en regiones con alta complejidad topográfica.
Keywords
Ingeniería Civil, Amortiguación hidráulica, Columna piezométrica
Citation
Código de tesis
TI; 1389
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniero Civil