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A
vances
en
la
hidráulica
de
redes
de
distribución
de
agua
potable
obtuvieron a partir de las medidas experimentales del gasto (utilizado como condición de
frontera de velocidad) y la concentración aguas arriba (utilizado como condición de frontera
de concentración). Debido a que las concentraciones aguas arriba son transitorias, un perfil
dependiente del tiempo fue creado para el ellas. La ecuación de transporte de las especies,
que se añadió al solucionador, fue tomada como desacoplada de los cálculos del flujo.
Los resultados de la simulación de CFD para flujos laminares mostraron excelente coinci-
dencia con los datos experimentales. Se observaron dos características importantes: (i) la
concentración máxima obtenida experimentalmente y por simulación con CFD aguas abajo
es menor que aquella basada en el modelo “flujo pistón” para todos los casos, y (ii) el tiempo
de traslado aguas abajo del perfil del “flujo pistón” está siempre retrasado en comparación
con el tiempo experimental y con el simulado con CFD y esta diferencia se reduce para
números mayores de Reynolds. Por lo tanto, la dispersión axial de una sustancia puede
ser un proceso importante en el transporte de flujo en regímenes laminar y de transición.
La tasa real de dispersión puede ser estimada utilizando el método de los momentos y los
datos experimentales del trazador obtenidos en cualquier régimen de flujo. La magnitud
del coeficiente de dispersión cae rápidamente cuando el flujo emigra del régimen laminar y
entra en el régimen de transición, lo anterior es consistente con la teoría disponible y con los
resultados experimentales previos de Cutter (2004).
1.6.6 V
alidación
en
campo
y
aplicaciones
Tzatchkov
et al.
(2002) y Li
et al.
(2009) aplicaron un modelo advección-dispersión-reacción
para simular el transporte de fluoruro y de cloro en la red de Cherry Hill Brushy Plains en
los Estados Unidos de Norteamérica, para la cual la Environmental Protection Agency (EPA)
llevó a acabo una serie de mediciones de campo para comparar la concentración observada
con las predicciones hechas por el modelo EPANET (Rossman
et al
. 1994). Los dos modelos
dan resultados similares en las tuberías de la red con velocidades de flujo medias y altas.
En las tuberías con velocidades bajas del flujo la evolución de la concentración media se
representa mejor con el modelo propuesto que por el modelo EPANET (Tzatchkov
et al
. 1998,
Tzatchkov
et al
. 2002, Tzatchkov
et al
. 2000). El modelo propuesto que toma en cuenta la dis-
persión proporciona una mejora sustancial en las zonas de bajo flujo en la red, con respecto
a las predicciones de EPANET el cual utiliza un modelo advección-reacción.
Nilsson (2004) utilizó experimentos numéricos de Monte Carlo para simular un ataque bio-
químico deliberado en la red de Cherry Hill Brushy Plains. El ataque fue modelado como
una inyección constante de 6 horas introduciendo 3600 g de un contaminante conservativo
en un solo nodo en la línea principal. Se consideraron advección, dispersión y reacción. La
migración de la mancha de contaminantes fue rastreada durante 55 horas a través de la
red de tuberías y la dosis acumulativa en masa fue calculada en cinco nodos de destino.
Combinando el modelo de EPANET con un generador de demanda de agua estocástica,
el ejercicio se repitió para 1000 ensayos independientes para establecer una distribución
