capa limite

5. MODELO DE CAPA LÍMITE

5.1 Introducción

Se ha pensado en la aplicación de un modelo de capa límite al problema que nos ocupa en
vista de la relativa simplicidad que se obtiene para expresar la velocidad promediada
verticalmente, pues como veremos, la manera de calcular la curva de calibración y previo a
ella el perfil transversal de velocidades no reviste mayor complicación; claro,siempre y
cuando se esté hablando de variantes simplificadas como son las que estamos a punto de
describir ya que estamos conscientes de que utilizar la teoría de la capa límite puede
revestir la complejidad que se quiera debido a los diversos enfoques y modelos que a ella se
le pueden asociar hoy en día y a los problemas específicos en los que se le utilice.

El objetivo principal al aplicarla teoría de la capa límite (cl) está orientado a la obtención
de la curva de calibración de caudales z Vs Q en canales compuestos por un canal principal
y una o dos llanuras de inundación más o menos bien establecidas e identificables.
Hipotéticamente, podría pensarse en su aplicación a secciones irregulares.

Es un hecho bien conocido que aplicar la teoría de la capa límite a canales enla escala
fluvial comprende una tarea, al menos hasta nuestros días, de poco significado práctico
debido a los procesos bastante complejos que se desarrollan al interior del flujo,
relacionados por ejemplo, con las características friccionales de las paredes y fondo del
canal o al hecho de que las pérdidas de energía del flujo no son solo producto de la
interacción entre el cuerpo del fluidoy las paredes del canal sino de los fuertes gradientes
geométricos (con la presencia de paredes completamente verticales) presentes en canales
como los utilizados en nuestro trabajo experimental; y ni que decir cuando se ha de
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considerar el transporte de sedimentos. La capacidad predictiva de la teoría en este campo
no es muy alta, aunque se trate de una modelación bidimensional. Sinembargo, es de
esperar que la teoría aplicada en la escala de modelos físicos de laboratorio, como los
usados para la toma de datos experimentales en este trabajo, aporte resultados más
consistentes con la realidad como se pretende mostrar aquí. Así pues, antes de mostrar los
resultados obtenidos al utilizar esta metodología en el capítulo 7, intuitivamente uno puede
esperar que los mejoresse consiguen en el caso de pequeñas rugosidades de contorno y
vayan decayendo en la medida que los materiales de fondo y pared crezcan en tamaño y
complejidad de formas.

Anotamos que básicamente nos interesa

explorar

las capacidades predictivas de un

modelo de capa límite bidimensional simplificado, sabiendo que de todas maneras los
mejores resultados, con todo y lo que se anotó enel párrafo anterior, han de obtenerse a
aquellas profundidades al interior del canal principal y en cambio para flujos que cubran las
llanuras de inundación la capacidad de predicción decrecerá. Claro que no solo la teoría de
la capa límite tiene inconvenientes en este campo también lo tienen los modelos 1D más
sofisticados o aquellos cuasi 2D tales como el discutido en el capítulo anterior oel
propuesto por Lambert y Sellin, 1996 cuando, por ejemplo, las pendientes longitudinales y
transversales son de considerable magnitud, tal y como lo evidencian los resultados
mostrados más adelante en el capítulo 7.

Seguidamente se mostrarán algunos de los enunciados fundamentales relacionados con la
teoría de la capa límite como son las hipótesis básicas y la utilización de la ecuaciónde
conservación de momentum. En el anexo B se muestran algunos de los principales
resultados del problema de la teoría aplicada a las capas límite laminar y turbulenta en el
caso de la placa plana que constituye el caso más simple y difundido de la teoría y no por
ello menos importante, ya que precisamente tal problema es el que nos servirá de base para
el posterior desarrollo del modelo...