Canales

NUEVAS HERRAMIENTAS EN EL DISEÑO HIDRÁULICO
Juan Andrés Pina - Ing. Martín Hidalgo - Ing Dante Bragoni Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Cuyo
jandrespina@gmail.com , hidalgosanz@gmail.com , bragoni@arnet.com.ar

RESUMEN En este trabajo se exponen los resultados de simulaciones matemáticas realizadas sobre la geometría original de una estructura de derivación de caudales en unode los principales canales de riego de la provincia de Mendoza. También se presentan resultados de simulaciones sobre modificaciones posibles de realizar con el fin de mejorar el funcionamiento actual de tal tipo de estructuras. La particularidad de las estructuras estudiadas radica en que se encuentran sobre un canal que opera a régimen supercrítico, razón por la cual se presentan una serie deinconvenientes en el funcionamiento de los elementos de partición de caudales. Se realiza la descripción del funcionamiento de estas estructuras, la comparación de las dimensiones respecto de las recomendadas por la bibliografía y en especial la modelación matemática de las posibles adecuaciones en el diseño original a los efectos de brindar las condiciones adecuadas para un funcionamiento correctode las mismas. Las simulaciones se realizaron utilizando un software de modelación de fluidos, el cual resuelve numéricamente problemas de este tipo mediante el método de volúmenes finitos. Palabras clave: diseño hidráulico – modelación matemática – régimen supercrítico

INTRODUCCIÓN Uno de los principales canales de la red de riego del río Mendoza presenta a lo largo de su recorrido diversasestructuras para la derivación de aguas hacia otros cauces secundarios. Dentro de tales estructuras las más importantes por su dimensión son los denominados “diques” de derivación. La interposición de dichas obras singulares en un canal caracterizado por funcionar a régimen supercrítico presenta fenómenos de singular interés desde el punto de vista hidráulico. En el diseño original de cadaestructura de derivación se introdujo aguas arriba un cuenco de disipación de energía de una geometría atípica. Con esta estructura se pretendía llevar a régimen subcrítico el flujo disipando la energía en exceso del flujo y luego realizar la partición del caudal. De esta manera se intentó generar las condiciones de diseño de la Hidráulica Clásica para estructuras de partición de caudales. En la prácticaestas estipulaciones no se cumplieron y las estructuras de derivación funcionaron con una serie de inconvenientes.

Descripción Estructuras Existentes La obra del dique recibe aguas de un canal de sección tolva con una fuerte pendiente longitudinal de 1.09 %, razón que provoca un régimen supercrítico. Las estructuras propias del dique comienzan con una transición de 12.40 m desde sección tolvahasta rectangular, luego esta sección continúa una longitud de 7.50 m. El desarrollo de estos dos tramos coinciden con un pronunciado descenso de la solera de 0.80 m para formar una grada de subida en el inicio de la sección rectangular que llega a hoja partidora. La sección rectangular se desarrolla una longitud de 30 m para dar lugar a una giba de 0.55 m de altura, medida desde aguas arriba quehace las veces de cresta de vertedero. Siguiendo aguas abajo de la giba se encuentra la hoja partidora móvil y el inicio del canal derivado hacia la margen izquierda y la sección pasante del canal. El cauce pasante aguas abajo se sigue en una sección rectangular y mediante una transición se vuelve a una sección tolva de dimensiones levemente inferiores que las de ingreso.

Funcionamiento Debido aque el canal sigue la topografía de la zona es que se producen en el canal velocidades muy altas, generando condiciones de escurrimiento propias de un flujo supercrítico. Esto influye directamente en las obras de partición que en teoría deberían funcionar en regímenes subcríticos. Como el dique está ubicado en un canal que forma parte de la red de riego su funcionamiento tiene una variación muy...