Modelado del flujo en una tubería para detección de obstrucciones utilizando el método de colocación y el método de diferencias finitas

Abstract

Este trabajo presenta el desarrollo de un modelo de flujo incompresible no estacionario en una tubería para la detección de obstrucciones. Primero, se muestra el modelado aproximando de las ecuaciones de golpe de ariete mediante el método de colocación, utilizando como condiciones de frontera el caudal de entrada y la presión de salida de la tubería. En este primer modelado la tubería se divide en dos partes: la primera aguas arriba de la obstrucción y una segunda aguas abajo de la misma. Cada una de las partes tiene dos secciones en donde se utilizan tres puntos de colocación, tanto para la presión (Hi) como para el caudal (Qi). Estas dos partes están unidas por una ecuación que modela la obstrucción parcial que está presente en la tubería. Seguidamente, se presenta un segundo modelado, que contempla el método de diferencias finitas, utilizando la lógica usada en el primer modelado. En cada una de las dos secciones que están antes y después de la obstrucción, el cálculo se hace a través del método de diferencias finitas. El objetivo de este trabajo no es mostrar en detalle el comportamiento fluidodinámico desde el punto de vista clásico de los volúmenes finitos o diferencias finitas, el objetivo es identificar hasta qué punto, una representación mínima (en cuanto a número de nodos) es capaz de mostrar los fenómenos transitorios del flujo en puntos específicos de la tubería cuando se presenta una obstrucción.