Post on 08-Aug-2015
ESTUDIO DE OPTIMIZACION HIDRAULICA DEL
VERTEDERO GATUN MEDIANTE MODELACION CFD
Autores:
Sabarots Gerbec, Martín
Badano, Nicolás Diego
Menéndez, Ángel Nicolás
Vertedero Gatún (Panamá - 1913)
- Control del nivel del lago.
- Protección de Presa y Esclusas del Canal de Panamá.
Introducción:
Diseño: información hidrológica escasa.
Vida útil: cambios en canal de aproximación
Actualidad: Tercer Juego de Esclusas y recrecimiento del lago.
Autoridad del Canal de Panamá (ACP) determinó necesario un
incremento en la capacidad de descarga.
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VERTEDERO GATUN MEDIANTE MODELACION CFD
Ubicación:
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VERTEDERO GATUN MEDIANTE MODELACION CFD
Metodología: Modelo numérico 3D (CFD)
• Validación del soft (OpenFOAM)
• Aplicación al Vertedero Gatún
• Análisis del funcionamiento actual
• Simulación de alternativas
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Validación – caso teórico/empírico
Perfil Ogee (Savage, 2001) Nivel de agua y velocidad simulado
Dominio simulado
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Validación – caso teórico/empírico
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Q/Q
d
He/Hd
Savage - Modelo Físico
Savage - Modelo Numérico
USACE
USBR
OpenFOAM
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Aplicación al Vertedero Gatún:
Q = 5600 m3/s
08 - Dic – 2010
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Aplicación al Vertedero Gatún:
Soft CFD: OpenFOAM
Cantidad de Celdas: 4.000.000
Modelo de Turbulencia K-e
3717 m3/s 7257 m3/s
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Curva de descarga
1910
Post 1945
2012
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VERTEDERO GATUN MEDIANTE MODELACION CFD
Curva de descarga
24.0
24.5
25.0
25.5
26.0
26.5
27.0
27.5
28.0
28.5
29.0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Ele
vaci
ón
de
l Lag
o G
atu
n (
m P
LD)
Caudal (m3/s)
Teórica Modelo Físico Modelo Numérico
ESTUDIO DE OPTIMIZACION HIDRAULICA DEL
VERTEDERO GATUN MEDIANTE MODELACION CFD
Curva de descarga
25.0
25.5
26.0
26.5
27.0
27.5
28.0
-175 -165 -155 -145 -135 -125 -115 -105 -95 -85 -75
Niv
el [
mP
LD]
Progresiva [m]
SIP9
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VERTEDERO GATUN MEDIANTE MODELACION CFD
Curva de descarga
90%
95%
100%
105%
110%
115%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
% d
e c
aud
al p
or
van
o r
esp
ect
o d
e Q
Tota
l/1
4
Vano
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Alternativas de optimización:
Actual
Talud inclinado +bermas
Fondo Plano
Pilas externas modificadas
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Alternativas de optimización:
24.5
25.0
25.5
26.0
26.5
27.0
27.5
28.0
28.5
29.0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
Ele
vaci
ón
de
l Lag
o G
atu
n (
m P
LD)
Caudal (m3/s)
Teórica Modelo Numérico Fondo plano Talud aprox., con bermas
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Alternativas de optimización:
90%
95%
100%
105%
110%
115%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
% d
e c
aud
al p
or
van
o r
esp
ect
o d
e Q
Tota
l/1
4
Vano
SIP9 Fondo Plano c/Talud c/Bermas
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Conclusión:
• Se implementó un modelo numérico CFD Vertedero Gatún
• Resultados son consistentes con modelo físico.
• La capacidad de descarga resultó más baja que la prevista
• Se evaluaron alternativas de optimización hidráulica
• Incremento de la capacidad de descarga, insuficiente
respecto el costo de su implementación.
• El modelo numérico permitió incremento en la eficiencia del
proyecto, permitiendo descartar alternativas costosas de
ensayar físicamente.
ESTUDIO DE OPTIMIZACION HIDRAULICA DEL
VERTEDERO GATUN MEDIANTE MODELACION CFD
Gracias!!
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Gracias!!
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Validación – caso teórico/empírico
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Hp
/Hd
x/Hd
OpenFOAM Savage - Modelo numérico Savage - Modelo Físico USACE
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Comportamiento hidráulico
21
2
P p g z V V d
Dados de disipación: Caudal
(m3/s)
Potencia (MW) Disipación
(%)Entrante Saliente Disipado
3,717 943 503 440 47
5,615 1508 916 592 39
7,525 2101 1269 832 40
Distribución de presión:
Q = 5600 m3/s
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