Modelación numérica 3D aplicada al diseño de las obras hidraúlicas de la Central Baker 1: Región de Aysén

Abstract

El trabajo de título a realizar consiste en desarrollar una modelación numérica 3D del flujo sobre dos obras hidráulicas, las de evacuación de crecidas y de desvío, que están presentes en el modelo físico de la central Baker 1 de la región de Aysén, ejecutado por el departamento de ingeniería hidráulica de la Universidad Católica. El objetivo principal es poder modelar numéricamente, utilizando el software ANSYS CFX, obras hidráulicas de interés común en el desarrollo de proyectos de embalse, en el área de riego e hidroelectricidad. El propósito de las simulaciones es poder caracterizar los distintos parámetros del flujo como campos de velocidades, presiones y alturas de agua, y así analizar cómo se comportan estos parámetros dentro de los modelos de las obras hidráulicas a analizar. Para lograr lo descrito previamente, es necesario familiarizarse con el software mediante simulaciones preliminares de elementos hidráulicos simples como gradas, caídas y canales rectangulares en pendiente. La modelación propiamente tal, resuelve las ecuaciones promediadas de Reynolds sobre la turbulencia y de continuidad en tres dimensiones, mediante el método de volúmenes finitos, lo anterior se realiza utilizando el software tipo CFD ANSYS CFX. Una vez obtenidos resultados de la modelación numérica, se contrastan con los obtenidos de modelos físicos de las obras a analizar. Los resultados obtenidos muestran un ben ajuste entre los datos simulados numéricamente con los del modelo físico. En el evacuador de crecidas las diferencias porcentuales se encuentran cercanas al 10% en promedio, siendo las medidas de nivel piezométricos las que presentan los mayores errores, hasta un 26%. En los túneles de desvío se tienen diferencias de 6% en promedio, mostrando que en regímenes subcríticos los resultados de las simulaciones se ajustan de mejor manera que en los casos supercríticos.