Estudio computacional de la hidrodinámica y del sistema de aireación en descargas de fondo con una compuerta de alta presión (2016)
Este documento presenta el análisis realizado al desempeño de una compuerta radial, sometida a condiciones reales de alta presión, en la descarga de fondo de una presa de gran altura. El enfoque del estudio estuvo dirigido a entender el comportamiento hidrodinámico alrededor de la estructura para aperturas totales y parciales de la compuerta radial, con el propósito de comprender el efecto que tiene la demanda de aire y el sistema de aireación diseñado, sobre las sub-presiones generadas en la estructura. Aunque el desarrollo de proyectos hidroeléctricos en Colombia es amplio, algunos incidentes se han producido en relación con las demandas de aire esperadas y reales en las compuertas radiales en las descargas de fondo de presas de gran altura, trayendo como consecuencia afectaciones relevantes sobre el medio ambiente. Para la consecución del objetivo general planteado se utilizó el software comercial de CFD (ANSYS Fluent) a través del cual se obtuvieron los campos de presión, velocidad y demás variables hidrodinámicas de interés para los casos analizados. Adicionalmente se implementó el método volumen de fluido (VOF, por sus siglas en inglés) para resolver la interfaz agua-aire y para realizar la simulación del sistema de aireación. Los resultados obtenidos fueron comparados en algunos casos con cálculos analíticos y fueron contrastados con los resultados de un modelo físico en escala 1:50 escalado con la ley de similitud de Froude. Es válido aclarar que por la escala del modelo físico los resultados de aireación obtenidos fueron comparados de forma cualitativa, y por consiguiente los resultados de la simulación fueron considerados como resultados satisfactorios. Adicionalmente se propuso una metodología para la distribución del sistema de aireación en compuertas radiales de alta presión en descargas de fondo en presas de gran altura.