Análisis y simulación del régimen permanente y de los transitorios hidráulicos del sistema de bombeo de agua para el abastecimiento de un yacimiento hidrocarburífero

Abstract

El presente proyecto busca analizar el comportamiento hidráulico de un sistema de bombeo de agua en régimen permanente y transitorio, poniendo especial énfasis en los efectos del golpe de ariete. El sistema estudiado está compuesto por una estación de bombeo que impulsa el caudal a través de un acueducto de acero de gran longitud y perfil topográfico variable, descargando a un sistema de almacenamiento a presión atmosférica. Mediante simulaciones numéricas realizadas con el software Allievi, se evalúan las presiones y velocidades máximas y mínimas generadas durante el escenario más desfavorable, correspondiente al paro repentino de las bombas. Con el objetivo de mitigar estos efectos, se analizan distintas alternativas de protección frente a transitorios hidráulicos, considerando su desempeño hidráulico, viabilidad técnica y aspectos económicos. A partir del análisis comparativo, se selecciona como solución final la combinación de un calderín ubicado a la salida de la estación de bombeo y dos ventosas instaladas en puntos estratégicos del acueducto, logrando una adecuación en las magnitudes máximas y mínimas de presiones y garantizando un funcionamiento seguro y confiable del sistema.

The present project aims to analyze the hydraulic behavior of a water pumping system under steady- state and transient conditions, with special emphasis on the effects of water hammer. The system under study consists of a pumping station that conveys flow through a long steel aqueduct with a variable topographic profile, discharging into an atmospheric storage system. Through numerical simulations performed using Allievi software, the maximum and minimum pressures and velocities generated during the most unfavorable scenario—corresponding to the sudden shutdown of the pumps—are evaluated. In order to mitigate these effects, different protection alternatives against hydraulic transients are analyzed, considering their hydraulic performance, technical feasibility, and economic aspects. Based on the comparative analysis, the final solution selected consists of the combination of a surge tank installed at the outlet of the pumping station and two air valves located at strategic points along the aqueduct, achieving adequate control of maximum and minimum pressure magnitudes and ensuring safe and reliable system operation.