Cálculo hidráulico mediante
SWMM 5.0
Manuel Gómez Valentín
ETS Ingenieros de Caminos,
Canales y Puertos. Barcelona
Tipo de flujo en la red de
drenaje


Lámina libre, según el criterio de diseño
No permanente, variación de todos los
parámetros hidráulicos (calado, caudal o
velocidad) a lo largo del tiempo
Movimiento no permanente





Aproximación más completa
Reflejo más aproximado de la realidad
Mayor complejidad de cálculo
Poco utilizado en general en España, por
desconocimiento y por falta de datos
Necesidad de utilizar un modelo de
simulación
Flujo no permanente

Consideraciones que solo se pueden
tener en cuenta en régimen permanente



Laminación de caudales
No unicidad entre calado y caudal
Volumen del hidrograma
Q
y
Aproximaciones con flujo
permanente

Se asume un flujo permanente
particularizado para el caudal máximo de
paso



M. Permanente uniforme
M. Permanente gradualmente variado
Un flujo permanente no se puede
aplicar en caso de cálculo de depósitos
SWMM




Modelo completo de cálculo de redes
Programa de la EPA
Univ. Oregón
Versión básica (MS-DOS) vía Web
Bloques:
 RUNOFF
 EXTRAN, etc.
Versión SWMM 5.0

Nueva versión en entorno Windows (Noviembre 2004)
Interface similar al de otros programas EPA, como
EPANET
Versión de dominio público
Redes de tamaño ilimitado

http://www.epa.gov/ednnrmrl/models/swmm/index.htm

Versión en español



http://www.gmmf.upv.es/descargas/manualSWMM.pdf
Mov. Permanente en SWMM 5.0



Estimación para casos simplificados
Estimación con régimen
permanente uniforme
Sólo útil para predimensionar
no para calcular la red
Flujo no permanente

Conservación de la masa
y
t

v
y
x

A v
0
b x
Equilibrio de fuerzas
v
t
v
v
x
g
y
x
 g (Io  I
f
)0
SWMM 5.0 : opciones de cálculo

Menú “Simulation options”
SWMM 5.0 : opciones de cálculo

Onda cinemática




Adecuada para conductos de gran pendiente
No atenúa los hidrogramas de caudal (si lo
hace en los resultados, es debido a problemas
numéricos)
No considera las condiciones de contorno
aguas abajo
Más estable numéricamente
SWMM 5.0 :opciones de cálculo

Onda difusiva





Adecuada para conductos de cualquier pendiente
Atenúa los hidrogramas de caudal
Considera las condiciones de contorno aguas abajo
Menor tiempo de cálculo, pero no supone un gran
ahorro
Opción a considerar de nuevo, en casos de
inestabilidades de cálculo
Comparación de fuerzas actuantes

Importancia relativa de las fuerzas para conductos
de diferentes pendientes
Reg. No permanente en SWMM 5.0

Escribe las ecuaciones en términos Q,y
Reg. No permanente en SWMM 5.0

Ecuaciones en cada conducto, combinación de
C. masa y C. cantidad movimiento
Reg. No permanente en SWMM 5.0

Discretización ecuaciones, con un esquema
explícito

Esquema de cálculo con estabilidad condicionada
Elegir un intervalo de tiempo de estudio ∆t
adecuado

Reg. No permanente en SWMM 5.0

Ecuaciones en cada nudo: C. masa
Beneficios del uso del régimen no
permanente




Mejor aproximación de la realidad
Diseños más ajustados y económicos
Datos de entrada: hidrogramas Q(t) y
datos físico geométricos de la red
Nivel de calidad en los datos de
entrada para obtener buenos
resultados
Capacidad de SWMM 5.0





Cálculo de redes malladas y
arborescentes
Permite todo tipo de flujos
Modela entrada en presión
Análisis gráfico de resultados en la nueva
versión
Incorpora un número de condiciones de
contorno y elementos especiales
suficiente
Modelación en SWMM 5.0





La red está dividida en JUNCTIONS / nodes y
CONDUITS / Links
Junctions, pozos de registro
Conduits, tramo entre pozos
Simular toda la red en base a estos elementos
Un solo dato por pozo
o conducto, por lo que
para conductos largos, se
añadirán pozos ficticios
Modelación en SWMM 5.0

Adición de elementos “auxiliares” para
acabar de representar el comportamiento
de la red
 Reguladores de flujo
 Outlets
Reguladores de flujo SWMM 5.0


Diferentes opciones:
 Orificios
 Vertederos
 Flow dividers
Elementos muy sensibles desde el punto
de vista de la estabilidad del cálculo y
que habrá que verificar
Orificios Q salida
SWMM – Depósitos:

Orificios de salida, dos tipos:


DE FONDO
LATERAL
SWMM – Orificios

Orificios de salida, dos tipos:


DE FONDO
LATERAL
Vertederos
SWMM – Depósitos: Q salida

Vertederos, 4 tipos:




RECTANGULAR
TRAPECIAL
TRIANGULAR
LATERAL
SWMM – Vertederos

Vertederos, 4 tipos:




RECTANGULAR
TRAPECIAL
TRIANGULAR
LATERAL
Q  C d L ( H  ho )
3/2
SWMM - Depósitos

Interfaz muy
intuitiva y sencilla












Hietograma
Subcuencas
Nudos
Salidas de la red
Divisores flujo
Depósitos
Conductos
Bombas
Orificios
Vertederos
Salidas controladas
Etiquetas
SWMM - Depósitos

Incluye un elemento específico
para modelar el depósito
STORAGE UNIT
SWMM - Depósitos

Detalles del depósito: Curva
Altura / superficie en planta
SWMM
bombeos
SWMM ––Depósitos
Bombeo


Posibilidad de incluir bombeos dentro de la red
4 posibilidades de definir el funcionamiento
SWMM –Bombeo

Ejemplo, conexión del bombeo definido por cotas
de agua en el pozo
SWMM – Outlets

Permiten representar elementos con una ley de
comportamiento hidráulico propio
Caudales impuestos por el
usuario
Time Series FCB_A8aDEPOSIT
8
7
6
5
4
3
2
1
0
17
18
19
Elapsed Time (hours)
20
Compuertas: Leyes de control



Posibilidad de incluir compuertas de
salida del depósito
Definir una ley de aberturas mediante la
opción CONTROL RULES
Hay que comprobar cuál es la ley de
control más adecuada: simulaciones con
SWMM 5.0
Control rules


Aplicable a aberturas
de compuertas,
altura de vertedero
(presa inflable)
orificios de área
variable, bombeos
variables, etc
Editar con formato
según SWMM
Modelos comerciales basados en
SWMM





XP-SWMM
PC-SWMM
MIKE-SWMM
HYSTEM-EXTRAN
Otros
Ejemplo de cálculo


Cálculo de una porción
de red con un depósito
de retención
Revisión de algunos
problemas de tipo
numérico que pueden
aparecer
Descargar

Régimen no permanente Modelos comerciales de cálculo