Publicado en: Esprint Investigación

Fecha de Publicación: 2025-05-05

Volumen: 4

Número: 1

Año: 2025

DOI URL: https://doi.org/10.61347/ei.v4i1.121

Autores:

• María Gabriela Soria Pugo. https://orcid.org/0000-0001-9045-0870
• Verónica Valeria Yépez Martínez . https://orcid.org/0000-0003-2790-7211
• Doris Alexandra Andrade Sandoval. https://orcid.org/0009-0008-3654-8285
• Silvia Alexandra Rodriguez Freire. https://orcid.org/0009-0008-9950-1492

Palabras clave: Escenarios emergentes; escenarios normales; flujo no permanente; Hammer V8i; transitorio

Resumen

El análisis del flujo transitorio estudia el comportamiento hidráulico de flujos incompresibles afectados por el tiempo, especialmente ante variaciones bruscas de presión causadas por operaciones como arranque de bombas, maniobras de válvulas o presencia de aire en el sistema. El artículo expone los pormenores de un proyecto ejecutado en la provincia de Pichincha, específicamente en la zona urbana del Distrito Metropolitano de Quito, Ecuador, con el objetivo de garantizar para el futuro la provisión adecuada de agua potable para los sectores del norte de la ciudad. Dada la importancia de este recurso, se requiere asegurar su suministro en condiciones óptimas de calidad y cantidad, y minimizar el riesgo de daños en las tuberías y accesorios. Para el estudio, se realizó un análisis del flujo no permanente en una línea de conducción con dos ramificaciones, utilizando modelación numérica mediante el software HAMMER V8i (serie 6). La simulación, basada en el método de las características, estableció los tiempos mínimos de operación de dispositivos de control, con el fin de prevenir transitorios hidráulicos que puedan comprometer la integridad del sistema. Se definieron los parámetros físicos relevantes como caudales de diseño en distintas etapas, material de las tuberías, ubicación de reservorios y disposición tentativa de válvulas de aire. Los resultados fueron contrastados con la presión máxima de trabajo admisible para la tubería, evaluando su comportamiento frente a distintos límites de fluencia y verificando los espesores de chapa según la norma de American Water Works Association AWWA-M11. Finalmente, se presentaron envolventes de presión que permiten visualizar los puntos críticos del sistema y facilitar la toma de decisiones en su diseño y operación.

Abstract

Transient flow analysis studies the hydraulic behavior of incompressible flows affected by time, especially in the face of sudden pressure variations caused by operations such as pump start-up, valve maneuvers or the presence of air in the system. The article presents the details of a project executed in the province of Pichincha, specifically in the urban area of the Metropolitan District of Quito, Ecuador, with the objective of guaranteeing for the future an adequate supply of drinking water for the northern sectors of the city. Given the importance of this resource, it is necessary to ensure its supply in optimal conditions of quality and quantity, and to minimize the risk of damage to pipes and accessories. For the study, an unsteady flow analysis was carried out in a pipeline with two branches, using numerical modeling with HAMMER V8i software (series 6). The simulation, based on the characteristics method, established the minimum operating times of control devices, to prevent hydraulic transients that could compromise the integrity of the system. Relevant physical parameters such as design flow rates at different stages, pipe material, reservoir location and tentative air valve arrangement were defined. The results were contrasted with the maximum allowable working pressure for the pipeline, evaluating its behavior against different creep limits and verifying the thicknesses of the sheet metal according to the American Water Works Association AWWA-M11 standard. Finally, pressure envelopes were presented to visualize the critical points of the system and facilitate decision making in its design and operation.