Simulación Dinámica vs. Cálculo Casi-Estacionario en EPA SWMM: ¿Cuál Deberías Usar?
Introducción
Uno de los aspectos más importantes —y a menudo menos comprendidos— en EPA SWMM es cómo se simula el flujo de agua dentro del sistema.
El programa puede resolver el movimiento del agua de tres maneras distintas:
Flujo Estacionario (Steady Flow)
Onda Cinématica (Kinematic Wave)
Onda Dinámica (Dynamic Wave)
Cada método utiliza un nivel diferente de detalle matemático y físico para representar la hidráulica del sistema.
Elegir el método correcto depende del tipo de proyecto, el tamaño de la red y los objetivos del análisis.
1. Los tres métodos de enrutamiento de flujo en SWMM
Según el EPA SWMM 5.2 User’s Manual (Sección 3.3), los tres métodos se basan en las ecuaciones de continuidad y movimiento del flujo, pero con diferentes simplificaciones:
🔹 Flujo Estacionario (Steady Flow)
El método más simple.
Asume que el caudal en cada conducto es constante en el tiempo y se calcula únicamente a partir de la pendiente y la rugosidad.
No considera variaciones temporales ni almacenamiento.
Usos típicos:
Revisiones rápidas de capacidad hidráulica.
Balance de caudales a largo plazo.
Limitaciones:
No modela la variación temporal del flujo.
No permite analizar sobrecargas ni retroflujos.
🔹 Onda Cinématica (Kinematic Wave)
Considera el flujo como una función de la pendiente, la fricción y la acumulación, pero ignora los efectos de presión e inercia.
En otras palabras, el agua siempre fluye cuesta abajo y no se generan remansos ni ondas de choque.
Ventajas:
Más rápido que la simulación dinámica.
Menor riesgo de inestabilidad numérica.
Limitaciones:
No representa correctamente redes con pendientes suaves, cruces, o almacenamiento.
No puede simular flujo a presión ni retroflujo.
Usos típicos:
Cuencas naturales o rurales con flujo unidireccional.
Modelos preliminares donde se busca rapidez más que detalle.
🔹 Onda Dinámica (Dynamic Wave)
Es el método más completo y realista.
Resuelve las ecuaciones completas de Saint-Venant, que incluyen términos de inercia, presión, y almacenamiento en nodos.
Esto permite representar fenómenos complejos como:
Sobrecarga de pozos y tuberías.
Flujo a presión parcial o total.
Retroflujo y almacenamiento temporal.
Ventajas:
Mayor precisión en redes urbanas o sistemas combinados.
Permite analizar condiciones críticas y transitorias.
Desventajas:
Mayor tiempo de cálculo.
Posible inestabilidad si las pendientes o pasos de tiempo no están bien definidos.
Usos típicos:
Drenaje urbano detallado.
Sistemas combinados sanitario-pluvial.
Análisis de control de inundaciones o estanques de retención.
2. ¿Qué método deberías usar?
La elección depende de tus objetivos y de la información disponible.
La siguiente tabla resume las diferencias principales:
Como regla general:
🔸 Usa Kinematic Wave si el flujo siempre avanza cuesta abajo.
🔸 Usa Dynamic Wave si tu red tiene tramos planos, pozos profundos, estaciones de bombeo o riesgo de retroflujo.
3. Cómo cambiar el método en SWMM
Para modificar el tipo de cálculo hidráulico:
Abre el menú Project → Defaults → Flow Routing.
Elige entre Kinematic Wave o Dynamic Wave (el método Steady Flow solo se puede configurar desde el archivo de entrada).
Ajusta los parámetros numéricos:
Time Step (s): usa 1–5 segundos para redes detalladas.
Flow Tolerance: valor típico de 0.0005 garantiza estabilidad.
Ejecuta una simulación corta y revisa el Continuity Error en el archivo
.rpt.
Si el error supera el 5 %, reduce el paso de tiempo o revisa pendientes y longitudes de los conductos.
(Basado en el EPA SWMM 5.2 User’s Manual, Sección 5.3 y Apéndice B).
4. Errores comunes al cambiar de método
Muchos usuarios cambian de Kinematic a Dynamic Wave sin ajustar los parámetros, lo que genera resultados inconsistentes.
Algunos ejemplos típicos:
5. Recurso Recomendado
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Una herramienta gratuita creada por Clear Creek Solutions para ingenieros de habla hispana.
La guía incluye las traducciones técnicas de términos clave como Flow Routing, Dynamic Wave, Kinematic Wave, Flow Tolerance y Time Step, ayudándote a entender mejor cada configuración dentro del software.
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Conclusión
Comprender cómo SWMM resuelve el flujo te permite tomar decisiones más inteligentes sobre la configuración de tu modelo.
La simulación dinámica ofrece mayor precisión, pero requiere cuidado numérico; la cinemática es más simple, pero no representa fenómenos complejos.
En resumen:
Si necesitas velocidad y estabilidad, usa Kinematic Wave.
Si buscas precisión y realismo hidráulico, usa Dynamic Wave.
Y recuerda — un buen modelador no solo ejecuta el software, sino que entiende las ecuaciones que hay detrás.
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