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Investigación hidráulico

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by

César Barreto

on 9 January 2015

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Transcript of Investigación hidráulico

CONCLUSIONES
Objetivo
Proyecto Especial Chinecas
Propuesta de Modelación Numérica
Desarrollo de la modelación en SSIIM
Resultados y Análisis
Investigación hidráulica utilizando un modelo numérico 3D

de la Presa Tablones Alto - Chinecas
|
Modelos numéricos
Tipos de mallas computacionales
Universidad de Piura : IHHS
Periodo: Diciembre de 2013 y Enero de 2014
Investigación en modelación numérica y física de la presa Tablones Alto
Diseño: captación, máx. avenida, operación compuertas.
Implementación de programas de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) aplicados a la hidráulica
Desarrollar la
modelación numérica 3D
de la presa de derivación Bocatoma
Tablones Alto
para determinar su
comportamiento hidráulico
durante la
operación de compuertas
.
SSIIM
Sediment Simulation In Intakes with Multiblock option
Universidad Noruega de Ciencias y Tecnología (NTNU). Dr. Nils Olsen.
Hidráulica y sedimentología.
Malla estructurada no-ortogonal 3D - Volumen Finito.
Gratuito y académico.
Antecedentes estudios en UDEP
Capacidades y Limitaciones
Potencial: Transporte de sedimentos en ríos con lecho móvil.
Representa geometrías muy complejas
Modela diversos tipos de flujo y alternativas de cálculo.
Las líneas de la malla en la dirección vertical tienen que ser exactamente verticales.
La viscosidad cinemática del agua a T 20°C.
No está hecho para el medio marino.
No modela supercrítico
Ecuación de Navier-Stockes
Modelo de turbulencia k-e
Fórmulas que gobiernan el comportamiento del flujo
Ecuación de continuidad
Etapas de la modelación
Ancash (cuencas Santa, Nepeña, Casma, Sechín).
Hidroenergético y de irrigación.
Aprovechas recursos hídricos e implementar nuevas tierras.
Obra hidráulica: Presa Tablones Alto
Río Santa
Bocatoma Tablones Alto
Generación de la malla computacional
en SSIIM
Dominio de espacio
Forma en planta y batimetría
Volúmenes bloqueados y secciones de control
Escritura y trabajo en los archivos:
control
koordina
geodata
bedrough, otros.
Capacidad de descarga en compuertas radiales
Condiciones hidráulicas
Velocidades y patrón de flujo
Determinación de las condiciones a la salida de las compuertas
Transporte de sedimentos en el canal de limpia
Información del modelo físico
Erosión en el pilar de entrada
Tendencia hacia el margen izquierdo
Niveles de agua superan los muros
Escala de 1:40.
Cauce del río 500 metros aguas arriba/abajo de las estructuras (1 km).
26 secciones transversales distanciadas 1,0 m entre sí (25 m).
Ensayos del cauce del río sin estructuras.
Después se ensayó con estructuras:
• Sin sedimentos en cauce (aliviadero y de captación)
• Con sedimentos.
• Aberturas parciales en compuertas.
Recomendaciones
El estudio logró cumplir el objetivo trazado: Simular mediante un modelo numérico tridimensional el comportamiento hidráulico de la presa Tablones Alto durante la operación de compuertas.

La estudio de modelación numérica comprobó la captación de 30 m3/s manteniendo la cota del NAMO. Así mismo la estructura tiene la capacidad de evacuación para un caudal de 2000 m3/s.
Durante captación y operación: NAMO 348 msnm.
Caudal de máx. avenida: 355 msnm. Caudales > 500 m3/s , muros de encauzamiento superados.
El flujo tiende a pegarse el margen izquierdo (C1 y C2).
Mejor alineamiento, 10m hacia el margen izquierdo.
"Rectificación del cauce"
Durante la operación de compuertas los esfuerzos de corte se mantuvieron desde 0,6 hasta 4 N/m2. Se comprobó así que la capacidad de arrastre de sedimentos en los canales de aproximación no es significativa.
Durante la captación es recomendable usar la Compuerta 3, y es preferible emplear dos compuertas simultáneamente (gradualidad y simetría del flujo).
Hidrología
El Expediente Técnico recomendó adoptar una avenida de diseño de 2200 m³/s para el aliviadero de la Bocatoma Tablones Alto
Aliviadero móvil (4 compuertas ), bocatoma, toma provisional, poza disipadora.
Dinámica de Fluidos Computacional (CFD)
Tipos de modelos
Programas CFD avanzados para la Hidráulica
Dimensionalidad, régimen de flujo, variación de tiempo, cauce.
Estructuradas y no-estructuradas
Ortogonales y no-ortogonales
Multibloque
Adaptativas
Pre-procesamiento
Procesamiento
Post-Procesamiento
Garantizar la captación de 30 m3/s por la bocatoma.
Comprobar el paso de la avenida de 2000 m3/s en el aliviadero.
Operación de compuertas cada 0,25 m de abertura.
Modelación Bidimensional - TELEMAC
Con Estructuras
Captación de 30 m3/s
Avenida de 2000 m3/s
Compuerta N°2
Compuerta N°3
Compuerta N°4
Compuerta en simultáneo para aberturas de 0,25m
Hec-RAS
Remanso
L=260 m
Comprobar que los Cd asumidos se dan en descarga libre.
Tendencia hacia el margen izquierdo.
Rápido cambio de dirección.
Altas velocidades en la entrada
Presenta un mejor comportamiento
Es recomendable elevar los muros de encauzamiento 2 a 3 m.
Se sugirió cambiar el diámetro máximo del enrocado por uno de características: Dmax= 1.50 m. y Dmin=0.50 m.
Modelo Numérico
Operación: Canales de aproximación - rango de 0,6 a 1,8 m/s.
Compuerta N°4 : mayores velocidades y turbulencia.
El modelo numérico logró determinar con precisión las zonas dónde se producirían las mayores velocidades y esfuerzos de corte en el fondo, mostrando similitud con los del modelo físico en cuanto a las líneas de corriente.
Hasta una abertura de 1,0 m la descarga es de forma libre.
Se da el resalto en el perfil Creager.
Diseño
Modelos numéricos
Elevación de los muros
Rectificación del cauce
Agregar una compuerta más.
Aumentar la pendiente del canal de limpia.
Retomar el estudio con sedimentos.
Estudiar la independencia de mallas.
Modelar aguas abajo de las estructuras.
Aporte: Anexos
César David Barreto Escobedo
Título de Tesis:
El modelo numérico logró alimentar al modelo físico con condiciones de borde (niveles de agua, caudales de descarga, otros). La curva propuesta para la operación de compuertas cumplió en el modelo físico para la CL, C2, y C3.
Bolonería característica de 150 mm a 300 mm
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