Incertidumbres al definir viaductos en HEC-RAS (i)

By 10 febrero, 2015 Hidráulica No Comments
Photo by Salvatore Vuono from FreeDigitalPhotos

Cuando uno se pone a definir viaductos en HEC-RAS hay algunas decisiones que deben tomarse y que son fuente de incertidumbre… Voy a intentar explicar un poco las dos principales en un par de posts, no para decirte qué decisiones debes tomar, si no para que tengas el criterio suficiente para tomarlas tú mismo.

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Las dos incertidumbres al definir viaductos en HEC-RAS

La implementación de un viaducto (u obra de drenaje) en un modelo en HEC-RAS requiere de la definición de un conjunto de seccionesdos situadas aguas arriba y abajo del elemento que establecen su posición en la geometría, y otra dos a cierta distancia (una hacia aguas arriba y otra hacia aguas abajo) que delimitan el área de influencia de la estructura en el flujo ya que indican el inicio de su contracción y el final de su expansión.

Estas últimas deben colocarse a una distancia con respecto de las primeras que es función de la obstrucción media que representa el elemento y de unos coeficientes de contracción y expansión.

Pero resulta que los valores de esos coeficientes se toman de unas tablas que se incluyen en el Manual del programa, y que son las siguientes:

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En ambas tablas, las columnas dependen de la relación existente entre el coeficiente de rugosidad en el Channel y en los OverBanks… y además en cada “casilla” se propone un rango de valores de coeficientes que pueden variar mucho. Y he aquí las incertidumbre al definir viaductos en HEC-RAS:

  • Si mi relación entre coeficientes de rugosidad es 1’5… ¿Qué columna escojo?
  • Y ahora que ya sé que casilla es la que debo usar ¿empleo el valor alto o el valor bajo del rango?

En este post trataré sobre la primera de las incertidumbres, y dejaré la segunda para otra publicación…

La relación entre coeficientes de rugosidad

Imagínate que en tu sección de referencia para la definición del viaducto (la sección S3 de las 4 que componen el ámbito de la estructura en el modelo) tienes un coeficiente de rugosidad en el canal de 0’035, mientras que en los Over Banks sus rugosidades son de 0’05. Si efectúas la relación entre ambos, el resultado es de 1’43, con lo que la duda te asalta inmediatamente: ¿y qué columna de las tablas escojo? ¿la de relación 1 o relación 2?

Vamos a intentar analizar qué estamos haciendo a ver si podemos aclarar la situación…

La relación nob/nc, al fin y al cabo, trata de determinar un ratio de capacidad de transporte entre las llanuras de inundación (OverBanks) y el canal principal (Channel)... Este es un parámetro que puede visualizarse en las tablas de resultados por sección (en la tabla de la mitad derecha, la variable Conv. (m3/s) en el que se indica la capacidad de transporte en cada una de las tres partes de la sección).

De esta manera se puede deducir que la relación entre las capacidades de transporte de OverBanks y Channel será la que caracterice el condicionante de la resistencia al avance del flujo en el ámbito de la estructura.

En otras palabras: si la Conv. del canal es mucho mayor que la suma de Conv. de los dos OverBanks, eso significa que el flujo fluye principalmente por el canal. En cambio, si la Conv. del canal es menor que la suma de Conv. de las llanuras, significará que el flujo fluye principalmente por éstas últimas.

Como bien sabrás, al diseñar un viaducto en un cauce se debe realizar un modelo sin estructura y otro con ella para comprobar la influencia de ésta en el comportamiento del flujo. Será la primera de las simulaciones (estado actual del cauce) la que te dará la primera información sobre como es la capacidad de transporte de la sección de referencia.

  • Si es mayor en el canal, entonces en la resistencia al avance del flujo “predomina la rugosidad en el canal” con lo que en la tabla se de coeficientes se debería tender a la columna nob/n= 1…
  • Y si es mayor en las llanuras, en la resistencia al avance del flujo ”predomina la rugosidad en las llanuras” con lo que sería preferible tender a la columna nob/n= 2

Espero que este post te haya ayudado a disponer de un criterio más “racional” en la incertidumbre de elección de relación de rugosidades que se presenta al definir viaductos en HEC-RAS…

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