APLICACION HEC RAS PARA DISEÑOS DE CAJONES

________________________________________Capitulo 12.Aplicación a las Obras de Paso
(Culverts)

CAPITULO 12. APLICACIÓN AL HEC-RAS DE LAS
OBRAS DE PASO (Culverts).
En este capítulo se presenta una introducción al cálculo de obras de paso mediante Hec-Ras.
Una primera parte más teórica describe el método de resolución y el esquema de decisión
adoptado en el programa para ofrecer una solución“válida” a las obras de paso, en función de
las distintas condiciones de contorno (caudal + calados). Además, Hec-Ras ofrece un amplio
catálogo de geometrías posibles para las obras de paso, así como de estructuras de entrada
para la contracción del flujo. Finalmente, se presenta un ejemplo práctico de simulación de
obra de paso, en la que se comentarán las distintas soluciones en función de lascondiciones
de contorno del flujo.
1 METODOLOGIA DE HECRAS PARA LA RESOLUCIÓN DE OBRAS DE PASO
(CULVERTS).
1.1 TRAZADO DE SECCIONES
El primer aspecto a comentar en cuanto a la simulación de obras de paso (OP) con el modelo
1D Hec-Ras hace referencia al trazado de las secciones. Cuatro son las secciones necesarias
para una correcta simulación. En la Figura 12.1 se muestra una planta con las 4 seccionesnecesarias. Las secciones 4 y 1 son responsables de aportar una correcta información a las
secciones 2 y 3, que son las que contienen la información sobre condiciones de contorno que
la OP utilizará en sus subrutinas. La sección 4 y 1 son importantes para el buen balance de
energías en los tramos de aproximación (contracción 4-3 y expansión 2-1). Como veremos, se
recomienda el uso de Áreas Inefectivasen estos tramos para simular los fenómenos de
contracción y expansión de las líneas de corriente del flujo en el esquema unidimensional.

Longitud
Tramo de
de Obra de
CONTRACCIÓN Paso

Flujo

Tramo de
EXPANSIÓN

OBRA DE
PASO

Flujo

Figura 12.1. Trazado de Secciones necesarias para la correcta evaluación de la OP.

1

________________________________________Capitulo 12.Aplicación a las Obras dePaso
(Culverts)

Si bien las secciones 2 y 3 deben ser trazadas lo más cercanas posibles a la OP, conteniendo la
geometría más exacta posible de la entrada y salida, el trazado de las secciones 4 y 1
dependerá de las propiedades del flujo. En general, la distancia entre estas secciones y la OP
será lo suficientemente grande como para que en ellas no se observen efectos de contracción
y/oexpansión.
1.2 TIPOS DE FLUJO. ESQUEMA DE CALCULO HIDRAULICO.
Como hemos dicho, son las secciones 3 y 2 las que contienen las variables hidráulicas de
contorno. Entre estas dos geometrías y con la información sobre la tipología de OP que
introducimos, Hec-Ras genera las Secciones Internas de balance de energía. En la Figura 12.2
se presenta una definición de las variables hidráulicas y la línea de energía(EGL), con las
pérdidas correspondientes.

Energía
Espec. a
la entrada
(Ee)

Calado
agua a la

entrada
(ye)
Calado
agua a la

salida
(ys)

Figura 12.2. Definición de las variables hidráulicas que intervienen en los cálculos. Línea de energía (EGL) y
pérdidas (hen,hf, hex). Fuente: “Hydraulic Referente Manual”.

Debemos destacar como variables de contorno el calado de agua a la entrada (ye), EnergíaEspecífica a la entrada (Ee) y calado de agua a la salida (ys).
Para la determinación de la solución correcta, Hec-Ras estudia los diferentes tipos de flujo
posibles, aplicando una formulación específica para cada uno de ellos, y finalmente, realiza
una comparación de resultados según un criterio de decisión basado en la Energía Específica a
la entrada (Ee).
Definimos de modo general 3 tipos deflujo posibles (funcionamiento hidráulico de la OP):
(1) Control en la entrada, (2) control en la salida y (3) flujo a presión con vertido
superior. Básicamente el procedimiento de cálculo consiste en la determinación de las
soluciones (1) y (2), de modo que cada una de ellas define un valor de energía a la entrada Ee.
El criterio de decisión es el de máxima energía, y en consecuencia se...