Elementos Hidráulicos en EPA SWMM: Una Guía Básica
Introducción
EPA SWMM (Storm Water Management Model) es uno de los programas más utilizados en el mundo para simular redes de drenaje pluvial.
Además de representar la lluvia y la escorrentía, SWMM permite modelar el comportamiento hidráulico del sistema: cómo el agua fluye, se acumula y descarga a lo largo de tuberías, pozos y estructuras de control.
En este artículo exploramos los elementos hidráulicos básicos que todo ingeniero debe conocer para construir y comprender un modelo hidráulico dentro de EPA SWMM.
1. Conductos (Conduits)
Los conductos son los elementos principales que transportan el flujo.
Pueden representar tuberías circulares, canales trapezoidales o conductos rectangulares.
Cada conducto se define por su longitud, pendiente, rugosidad (n de Manning) y diámetro o forma geométrica.
SWMM calcula el flujo mediante la ecuación de Manning o, si se activa el método completo, con las ecuaciones dinámicas de Saint-Venant, que consideran efectos de presión y aceleración.
Usar valores realistas de pendiente y rugosidad es fundamental para evitar resultados hidráulicos inestables.
2. Nodos (Junctions)
Los nodos conectan los conductos entre sí. Representan pozos de visita, sumideros o uniones dentro de la red.
En cada nodo, el modelo calcula la profundidad del agua, el almacenamiento local y la posibilidad de inundación si el nivel del agua sobrepasa la elevación del terreno.
Los resultados en los nodos son esenciales para identificar puntos críticos de sobrecarga o capacidad insuficiente dentro del sistema.
3. Almacenamientos (Storage Units)
Un almacenamiento representa un volumen donde el agua puede acumularse temporalmente: un estanque, una laguna de retención o una cámara subterránea.
Su comportamiento se define mediante una curva área-volumen-altura o una forma geométrica simple (cilindro, cono truncado, etc.).
Estos elementos son clave para simular retención, detención o almacenamiento temporal de caudales.
Permiten analizar la respuesta del sistema ante distintos eventos de lluvia y diseñar soluciones sostenibles.
4. Vertederos y Orificios (Weirs y Orifices)
Los vertederos (weirs) y orificios (orifices) controlan el flujo entre unidades hidráulicas.
Un vertedero permite el paso del agua cuando se alcanza cierta altura, útil en aliviaderos o conexiones de emergencia.
Un orificio regula el caudal mediante una abertura, ideal para descargas controladas en estanques o cámaras.
Ambos se definen mediante coeficientes de descarga que pueden ajustarse según las condiciones locales o la calibración del modelo.
5. Salidas (Outfalls)
Una salida representa el punto donde el sistema descarga fuera del modelo: un río, lago o colector principal.
Se puede configurar como flujo libre, flujo sumergido, o con condiciones de marea o caudal fijo.
Configurar correctamente el nodo de salida es fundamental para que el modelo conserve masa y reproduzca adecuadamente el comportamiento del sistema real.
6. Bombas y Reguladores (Pumps y Flow Regulators)
Las bombas se utilizan para elevar el agua entre distintos niveles o controlar caudales en estaciones de bombeo.
Pueden operar según profundidad, tiempo o reglas de control.
Los reguladores de flujo (flow dividers, outlets) permiten dividir o limitar caudales bajo condiciones específicas, simulando compuertas, válvulas o dispositivos automáticos.
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Conclusión
Dominar los elementos hidráulicos de SWMM es el primer paso para crear modelos confiables y útiles.
Comprender cómo funcionan los conductos, nodos, almacenamientos y estructuras de control te permitirá interpretar mejor los resultados y explicar el comportamiento del sistema con claridad ante municipios, revisores o clientes.
La hidrología urbana es tanto técnica como comunicativa, y en CCS LATAM queremos ayudarte a dominar ambos aspectos — empezando por hablar el mismo idioma: el del agua y la ingeniería.
