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Análisis comparativo empleando modelos numéricos CFD y ecuaciones empíricas para el diseño la Bocatoma Bajo Cural en la ciudad de Arequipa
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Fecha
2025-10-14
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Editor
Universidad Católica de Santa María
Resumen
El deterioro progresivo de la infraestructura hidráulica en la Bocatoma Bajo Cural,
ubicada en el río Chili en la ciudad de Arequipa, ha generado importantes pérdidas de
agua y baja eficiencia en el sistema de riego de los sectores Bajo Cural, Tío y Sachaca.
La presente tesis, titulada “Análisis comparativo empleando modelos numéricos CFD y
ecuaciones empíricas para el diseño de la Bocatoma Bajo Cural en la ciudad de
Arequipa”, tuvo como objetivo general elaborar un diseño técnico mediante el uso de
ecuaciones empíricas y modelos numéricos con Flow 3D, con la finalidad de optimizar el
funcionamiento hidráulico de la bocatoma.
La metodología empleada fue de tipo aplicada, con un diseño experimental y un
alcance explicativo. Se inició con la recopilación de información topográfica e
hidrológica, se estimaron caudales de diseño para distintos escenarios mediante funciones
de distribución de probabilidad y se desarrollaron diseños hidráulicos tradicionales
basados en ecuaciones empíricas. Posteriormente, se empleó el software Flow 3D para
modelar tridimensionalmente la bocatoma y analizar el comportamiento del flujo en
diferentes condiciones. Los instrumentos utilizados incluyeron observación presente,
análisis documental y simulación numérica, todas orientadas a contrastar la eficiencia de
ambos enfoques.
Los resultados obtenidos demostraron que el modelado CFD con Flow 3D ofreció
una mayor precisión en la representación de los fenómenos hidráulicos, permitiendo
identificar zonas de turbulencia, pérdidas de energía y condiciones críticas no observables
con métodos empíricos. Se logró optimizar la poza de disipación reduciendo su
profundidad en 1.5 metros, lo cual permitió la formación eficiente del resalto hidráulico,
mejorando así la disipación energética del sistema. Además, el diseño CFD mostró una
reducción amplia en términos de pérdidas de energía en comparación con el método
empírico. En consecuencia, se concluyó que el uso de Flow 3D constituye una
herramienta técnica eficaz para mejorar el diseño de obras hidráulicas, garantizando
mayor estabilidad estructural y eficiencia operativa. Esta metodología representa una
alternativa viable para modernizar diseños tradicionales y contribuir a una gestión hídrica
más eficiente y sostenible.
Descripción
Palabras clave
Bocatoma, Simulación, CFD