Análisis Numérico en una Caja Repartidora de Caudal

Abstract

El sistema de riego Santiago (Zacatecas, México) abastece sus necesidades hídricas de una fuente superficial, extrayendo el caudal en base a un programa previamente establecido. Debido a las características de la zona de riego, el agua que sale de la obra de toma se divide, dentro de una caja repartidora de caudal, a tres sistemas de conducción a superficie libre controlados por compuertas deslizantes. El problema al que se enfrenta el operador del sistema, está relacionado con la abertura que debe tener cada una de estas estructuras para dejar pasar el caudal requerido aguas abajo, considerando que el nivel de la superficie libre del agua, respecto a un plano horizontal de referencia, es el mismo para las tres estructuras; sin embargo, por cuestiones topográficas, la carga hidráulica en cada una de ellas es diferente; además, las condiciones hidráulicas son distintas en cada red de conducción, generando valores del coeficiente de descarga diferentes para cada estructura. Con el objetivo de solucionar esta problemática, se planteó un algoritmo numérico basado en iteraciones sucesivas para obtener la abertura de cada compuerta en función del caudal y la carga hidráulica para diferentes condiciones de demanda. Los resultados obtenidos con el modelo, permiten estimar la abertura de las compuertas, en función del caudal de demanda y el nivel del agua propuesto en la caja repartidora respecto al plano horizontal de referencia con una variación de ± 3 por ciento. Con la ayuda del algoritmo, se construyeron gráficas que le permiten al operador establecer el criterio de abertura de las compuertas para distintas condiciones de caudal demandado por cada sistema de conducción. El gasto medido en campo al ser comparado con el calculado por el algoritmo numérico, muestra una variación de ± 5 por ciento. El algoritmo numérico ha facilitado la operación del sistema, contribuyendo con esto a reducir los errores humanos en el manejo de las compuertas, incidiendo en el uso eficiente del agua.