Laboratorios tuberias

DESARROLLO DE UNA METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE COEFICIENTES DE RESISTENCIA HIDRÁULICA ASOCIADOS A TRAMOS DE ALCANTARILLADOS EXISTENTES

Daniel Riveros Franco* Ingeniero Civil, Pontificia Universidad Javeriana (2004). Diego Armando Gutiérrez Almanza Pontificia Universidad Javeriana Andrés Eduardo Torres Abello Pontificia Universidad Javeriana Jaime Andrés Lara Borrero PontificiaUniversidad Javeriana Dirección postal del autor principal (*):625 NW 130TH AVE , 33028 Florida, Estados Unidos. Teléfono: 1-954-438-1563. e-mail: danielriveros@bellsouth.net RESUMEN Para el diseño y dimensionamiento de las estructuras hidráulicas a superficie libre se han utilizado por muchos años ecuaciones de flujo uniforme. Estas ecuaciones son generalmente de fácil implementación e intentanrelacionar la velocidad de flujo con otras variables geométricas e hidráulicas. Dentro de esas variables, es frecuente encontrar una que tiene en cuenta el llamado “coeficiente de resistencia”. Las ecuaciones que son comúnmente usadas involucran coeficientes como el de Manning (n), el de Chézy (C) o la rugosidad absoluta (Ks). Para calcular estos coeficientes es necesario medir la velocidad, la pendiente,la altura de la lámina de agua, el diámetro y la temperatura, para así llegar a la determinación de los coeficientes anteriormente nombrados. A partir del estudio de las relaciones físicas y de herramientas matemáticas como un análisis estadístico por medio de derivadas parciales, se desarrolló e implementó un aplicativo computacional que permite el análisis de incertidumbre para los datostomados. Se planteó una metodología para llegar a una medición precisa de coeficientes de resistencia hidráulica y asociarles una incertidumbre. Se realizaron pruebas de laboratorio y de campo que permitieron validar la metodología mencionada anteriormente. Palabras Claves: Manning, Chézy, Resistencia Hidráulica, Alcantarillados, Flujo Uniforme.

INTRODUCCIÓN Para el diseño y dimensionamiento denumerosas estructuras hidráulicas a superficie libre, utilizadas para el desarrollo de obras de saneamiento, se han utilizado por muchos años ecuaciones semiempíricas para flujo uniforme. Estas ecuaciones, generalmente de fácil implementación, intentan relacionar la velocidad de flujo con otras variables geométricas e hidráulicas. Dentro de esas variables, es frecuente encontrar una que tenga en cuentael llamado “coeficiente de resistencia”. Ese es el caso de ecuaciones como la del ingeniero francés Antoine Chézy (1769) y la del ingeniero irlandés Robert Manning (1889), donde en la determinación del coeficiente de resistencia se encuentra la principal dificultad para su utilización. Dependiendo del problema al

que se está enfrentado, el ingeniero puede utilizar una serie de métodos paraestimar el coeficiente de resistencia hidráulica de la mejor manera posible. Se considera que hay un número importante de variables que afectan el coeficiente de rugosidad (Chow, 1994). Sin embargo, para el diseño de las obras de saneamiento generalmente se tiene en cuenta únicamente el material, ignorando las variables restantes. En Colombia, el RAS-2000 (El Reglamento Técnico de Agua Potable ySaneamiento Básico) ha proporcionado unos valores para el coeficiente de rugosidad "n" de Manning en tuberías según el tipo de material. Por la importancia que tiene la determinación de los coeficientes de resistencia hidráulica en actividades de diseño, se considera que se debe realizar una estimación precisa de éstas. Se piensa que es necesario realizar mediciones de los coeficientes de resistenciahidráulica (Manning, Chézy, Ks). Para medir estos coeficientes es necesario crear una serie de ensayos con su respectiva metodología para poder llegar a asociarle una incertidumbre y tener una certeza en la medición de estos valores. A partir de lo anterior, los objetivos de este trabajo fueron establecer una metodología necesaria para la determinación de coeficientes de resistencia hidráulica y...