Clculo hidrulico mediante SWMM 5 0 Manuel Gmez

Cálculo hidráulico mediante SWMM 5. 0 Manuel Gómez Valentín ETS Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Barcelona

Tipo de flujo en la red de drenaje n n Lámina libre, según el criterio de diseño No permanente, variación de todos los parámetros hidráulicos (calado, caudal o velocidad) a lo largo del tiempo

Movimiento no permanente n n n Aproximación más completa Reflejo más aproximado de la realidad Mayor complejidad de cálculo Poco utilizado en general en España, por desconocimiento y por falta de datos Necesidad de utilizar un modelo de simulación

Flujo no permanente n Consideraciones que solo se pueden tener en cuenta en régimen permanente n n n Laminación de caudales No unicidad entre calado y caudal Volumen del hidrograma Q y

Aproximaciones con flujo permanente n Se asume un flujo permanente particularizado para el caudal máximo de paso n n n M. Permanente uniforme M. Permanente gradualmente variado Un flujo permanente no se puede aplicar en caso de cálculo de depósitos

SWMM n n Modelo completo de cálculo de redes Programa de la EPA Univ. Oregón Versión básica (MS-DOS) vía Web Bloques: n RUNOFF n EXTRAN, etc.

Versión SWMM 5. 0 n Nueva versión en entorno Windows (Noviembre 2004) Interface similar al de otros programas EPA, como EPANET Versión de dominio público Redes de tamaño ilimitado n http: //www. epa. gov/ednnrmrl/models/swmm/index. htm n Versión en español n n n http: //www. gmmf. upv. es/descargas/manual. SWMM. pdf

Mov. Permanente en SWMM 5. 0 n n n Estimación para casos simplificados Estimación con régimen permanente uniforme Sólo útil para predimensionar no para calcular la red

Flujo no permanente n Conservación de la masa n Equilibrio de fuerzas

SWMM 5. 0 : opciones de cálculo n Menú “Simulation options”

SWMM 5. 0 : opciones de cálculo n Onda cinemática n n Adecuada para conductos de gran pendiente No atenúa los hidrogramas de caudal (si lo hace en los resultados, es debido a problemas numéricos) No considera las condiciones de contorno aguas abajo Más estable numéricamente

SWMM 5. 0 : opciones de cálculo n Onda difusiva n n n Adecuada para conductos de cualquier pendiente Atenúa los hidrogramas de caudal Considera las condiciones de contorno aguas abajo Menor tiempo de cálculo, pero no supone un gran ahorro Opción a considerar de nuevo, en casos de inestabilidades de cálculo

Comparación de fuerzas actuantes n Importancia relativa de las fuerzas para conductos de diferentes pendientes

Reg. No permanente en SWMM 5. 0 n Escribe las ecuaciones en términos Q, y

Reg. No permanente en SWMM 5. 0 n Ecuaciones en cada conducto, combinación de C. masa y C. cantidad movimiento

Reg. No permanente en SWMM 5. 0 n Discretización ecuaciones, con un esquema explícito n Esquema de cálculo con estabilidad condicionada Elegir un intervalo de tiempo de estudio ∆t adecuado n

Reg. No permanente en SWMM 5. 0 n Ecuaciones en cada nudo: C. masa

Beneficios del uso del régimen no permanente n n Mejor aproximación de la realidad Diseños más ajustados y económicos Datos de entrada: hidrogramas Q(t) y datos físico geométricos de la red Nivel de calidad en los datos de entrada para obtener buenos resultados

Capacidad de SWMM 5. 0 n n n Cálculo de redes malladas y arborescentes Permite todo tipo de flujos Modela entrada en presión Análisis gráfico de resultados en la nueva versión Incorpora un número de condiciones de contorno y elementos especiales suficiente

Modelación en SWMM 5. 0 n n n La red está dividida en JUNCTIONS / nodes y CONDUITS / Links Junctions, pozos de registro Conduits, tramo entre pozos Simular toda la red en base a estos elementos Un solo dato por pozo conducto, por lo que para conductos largos, se añadirán pozos ficticios o

Modelación en SWMM 5. 0 n Adición de elementos “auxiliares” para acabar de representar el comportamiento de la red n Reguladores de flujo n Outlets

Reguladores de flujo SWMM 5. 0 n n Diferentes opciones: n Orificios n Vertederos n Flow dividers Elementos muy sensibles desde el punto de vista de la estabilidad del cálculo y que habrá que verificar

Orificios Q salida SWMM – Depósitos: n Orificios de salida, dos tipos: n n DE FONDO LATERAL

SWMM – Orificios n Orificios de salida, dos tipos: n n DE FONDO LATERAL

Vertederos SWMM – Depósitos: Q salida n Vertederos, 4 tipos: n n RECTANGULAR TRAPECIAL TRIANGULAR LATERAL

SWMM – Vertederos n Vertederos, 4 tipos: n n RECTANGULAR TRAPECIAL TRIANGULAR LATERAL

SWMM - Depósitos n Interfaz muy intuitiva y sencilla n n n Hietograma Subcuencas Nudos Salidas de la red Divisores flujo Depósitos Conductos Bombas Orificios Vertederos Salidas controladas Etiquetas

SWMM - Depósitos n Incluye un elemento específico para modelar el depósito STORAGE UNIT

SWMM - Depósitos n Detalles del depósito: Curva Altura / superficie en planta

SWMM bombeos SWMM ––Depósitos Bombeo n n Posibilidad de incluir bombeos dentro de la red 4 posibilidades de definir el funcionamiento

SWMM –Bombeo n Ejemplo, conexión del bombeo definido por cotas de agua en el pozo

SWMM – Outlets n Permiten representar elementos con una ley de comportamiento hidráulico propio

Caudales impuestos por el usuario

Compuertas: Leyes de control n n n Posibilidad de incluir compuertas de salida del depósito Definir una ley de aberturas mediante la opción CONTROL RULES Hay que comprobar cuál es la ley de control más adecuada: simulaciones con SWMM 5. 0

Control rules n n Aplicable a aberturas de compuertas, altura de vertedero (presa inflable) orificios de área variable, bombeos variables, etc Editar con formato según SWMM

Modelos comerciales basados en SWMM n n n XP-SWMM PC-SWMM MIKE-SWMM HYSTEM-EXTRAN Otros

Ejemplo de cálculo n n Cálculo de una porción de red con un depósito de retención Revisión de algunos problemas de tipo numérico que pueden aparecer