Diseño de un Software para el análisis del golpe de ariete en tuberías de presión de Centrales Hidroeléctricas

Abstract

El presente proyecto presenta el diseño de una aplicación en MatLab para el cálculo del golpe de ariete en centrales hidroeléctricas. En una central hidroeléctrica, las variaciones de carga en la red afectan directamente al funcionamiento de las turbinas, y debido a la acción de los reguladores se cierra o se abre la válvula distribuidora, lo cual causa variaciones en el caudal y velocidad del agua que corre hacia la casa de fuerza. Estas variaciones provocan un cambio súbito en la presión de la tubería llamado golpe de ariete. Las tuberías de la central sometidas a este fenómeno deben estar diseñadas para soportarlo, motivo por el que el análisis de estas variaciones de presión es fundamental en el diseño de las centrales hidroeléctricas. La estructura general de toda central hidroeléctrica está formada de tres partes: reservorio, galería de presión encargada de llevar el agua hasta la tubería forzada y tubería forzada donde se genera el caudal y presión necesaria para mover las turbinas. Este tipo de sistemas generalmente poseen una chimenea de equilibrio o pozo piezométrico al final de la galería de presión con el objeto de impedir que las ondas de golpe de ariete pasen a la misma. Por esta razón esta aplicación computacional está diseñada para este tipo de configuración de centrales. Este fenómeno se encuentra en lo que en dinámica de fluidos se conoce como transientes hidráulicos, que son fenómenos en los que las condiciones de presión y velocidad de un fluido varían con el tiempo. Este tema en particular se encuentra fuera del programa de estudios de Ingeniería Mecánica en el ámbito nacional, razón por la cual el manejo del golpe de ariete está limitado a los ingenieros especializados en temas afines a la dinámica de fluidos. Este proyecto está creado con el fin de llenar este vacío, y de impedir la utilización de programas cuyo origen no se conoce, y que por lo tanto pueden arrojar resultados no satisfactorios