Indicadores de Vorticidad para el Diseño de Estaciones de Bombeo

Abstract

Las estaciones de bombeo son estructuras hidráulicas utilizadas en diversas aplicaciones como refrigeración, suministro de agua potable y saneamiento. Uno de los parámetros clave en el diseño de estas obras es el ángulo de rotación o remolino (swirl angle, SA). La norma (ANSI/HI98, 2012) establece pautas para el diseño, definiendo un valor máximo de 5° en condiciones permanentes y cuya medición se realiza en modelos físicos. Aunque los modelos de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) son útiles para optimizar el flujo hacia la bomba, no se utilizan para determinar la idoneidad del diseño, ya que no ofrecen una medición directa del SA. En este estudio, se implementó un modelo numérico y analizaron indicadores de vorticidad, con el objetivo de simular diferentes condiciones hidrodinámicas en una dársena de bombeo para luego comparar los resultados con las recomendaciones normas técnicas y mediciones experimentales. Se observaron correlaciones entre la magnitud ángulo de rotación y los indicadores Lambda-2 y Criterio-Q, mientras que el ángulo de rotación (teniendo en cuenta el signo de giro) se corresponde mejor con la Helicidad. Para las simulaciones de ensayos experimentales se obtuvo que para valores de Helicidad de 0.1, las condiciones se corresponden con condiciones críticas de operación, es decir ángulos de rotación superiores a 5°.