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A
vances
en
la
hidráulica
de
redes
de
distribución
de
agua
potable
condiciones de bajo gasto pueden predominar en 20 a 50% de una red de distribución de
agua con marcada variación de la demanda durante el día (Buchberger
et al
. 2003).
Cuando se presenta flujo laminar la dispersión axial puede ser un factor muy importante en
la predicción de la calidad del agua. Como un ejemplo, el tiempo de transporte en un siste-
ma de distribución a menudo es asumido como el tiempo nominal de residencia hidráulica
(volumen / caudal) o es estimado como el tiempo de residencia con el uso de un modelo de
calidad del agua (como EPANET®). En cualquiera de estos dos casos el tiempo de transporte
calculado no toma en cuenta la dispersión. En realidad, sin embargo, en un transporte de
advección-dispersión (AD) una parte del desinfectante se adentará a lo largo de la tubería,
comparado con el caso de transporte por la sola advección. Asimismo, en un transporte
de AD una parte del desinfectante
no
se moverá a lo largo de la tubería de suministro tan
rápido como se espera en un modelo de transporte por advección. Estas diferencias en los
tiempos de residencia pueden tener repercusiones cuando el sistema de suministro requiere
de una desinfección rápida y precisa. Además, cuando el transporte dispersivo no es tomado
en cuenta los organismos públicos encargados de la desinfección del agua pueden llegar a
una sobre dosificación de desinfectante al querer lograr una cierta concentración residual
en puntos alejados de la red. Por otra parte, el modelo de transporte con dispersión puede
ayudar a las empresas del agua afinar la dosis aplicada de desinfectante.
Por estas razones, la próxima generación de modelos de redes de calidad del agua debe to-
mar en cuenta la dispersión axial. En este trabajo se presenta un resumen de la investigación
reciente sobre la dispersión axial aplicada en redes de distribución de agua potable.
1.6.2 A
ntecedentes
Los trabajos clásicos de Taylor sobre la dispersión axial, realizados hace más de cinco déca-
das (Taylor 1953), sentaron los fundamentos que se han examinado desde entonces y han
sido aplicados para flujos laminares y turbulentos en procesos químicos e industriales. Sin
embargo, estos resultados teóricos y experimentales no han sido integrados en los modelos
de calidad del agua en las redes de distribución. El transporte de un trazador químico
conservativo en movimiento en un flujo laminar permanente en una tubería se describe
mediante la ecuación bidimensional de advección-difusión:
t
C D r
C
r r
C
x
C
x
C
U a
r
KC
1
2 1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
=
+ + - -
-
a
a
k
k
1.6.1
donde
C = C (r, x, t)
es la concentración de la sustancia en cualquier punto de la sección trans-
versal,
D
es el coeficiente de difusión molecular (difusividad) de la sustancia en el agua,
U
es la velocidad media en la dirección axial,
K
es la constante de reacción de primer orden del
trazador con el volumen del agua (no se considera decaimiento debido a la pared del tubo),
a
es el radio del tubo,
r
es la posición radial,
x
es la posición axial, y
t
es el tiempo.
