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Comportamiento hidráulico de los aliviaderos escalonados, con modelación bidimensional de la presa Escana / Guarachi, Luis Franco

Público Ubicación : T532/GUA Autores: Guarachi, Luis Franco, Autor Título : Comportamiento hidráulico de los aliviaderos escalonados, con modelación bidimensional de la presa Escana Fuente : Tarija [BO] : UAJMS, jul. 2006, 207p Notas : Incluye Bibliografía Incluye Anexos Tesis Temas : FISICA  HIDRAULICA-PRESAS Resumen : Los embalses son creados por la construcción de una presa provoca en un curso de agua natural una concentración de energía (expresada por la diferencia de cotas entre el plano de agua del embalse y el nivel de agua del río, aguas abajo de la presa), que en condiciones naturales se disiparía a lo largo del tramo del río ocupado ahora por el embalse. La explotación de un embalse requiere frecuentemente el reintegro de elevados caudales excedentes al río, que contienen una elevada energía. Los aliviaderos son estructuras hidráulicas diseñadas para ese objetivo y deberán realizarlo sin afectar a la seguridad de la presa ni a la estabilidad del propio cauce. La construcción de aliviaderos escalonados se remonta a tiempos de la antigüedad, siendo el ejemplo existente mas antiguo el aliviadero escalonado de Arkanania en Grecia, construido en 1300 A. C. (Chanson, 2002). Este autor realizó una reseña histórica sobre la construcción de aliviaderos escalonados en el mundo. Según él, la construcción de aliviaderos escalonados fue práctica corriente hasta finales del siglo XIX, siendo frecuentemente seleccionados por contribuir a la estabilidad de la presa y mejorar la disipación de energía. En el inicio del siglo XX, el interés por los aliviaderos escalonados disminuyó, el progreso en el conocimiento de la disipación de energía por dicho fenómeno, que permitía disipar una mayor energía en una estructura menor (y por tanto más económica). Figura 1: Aliviadero Escalonado de Arkanania (1300 A.C.) en Grecia. (en www.uq.edu.au/E2hchans). En al década de los 70 con la aparición de nuevos materiales como el hormigón compactado por rodillo (HCR) y los gaviones, los aliviaderos escalonados volverán a tener una atención especial para los ingenieros proyectistas. La tecnología del hormigón compactado con rodillo (HCR) está directamente conectada con la historia de la ingeniería de presas. En la segunda mitad del siglo XX se observó una importante caída en la construcción de las presas de gravedad de hormigón vibrado en detrimento de las presas de materiales sueltos y de escollera que, dado el avance en los equipos para el movimiento de tierras, promovieron la rápida y económica colocación de la tierra y escollera. Sin embargo las presas de materiales sueltos son más vulnerables a vertidos por coronación y a procesos de erosión interna que las presas de hormigón. En los años 70 se potenció el desarrollo de una tecnología que permitiera una rápida y económica colocación de masas de hormigón (Ditchey y Campbell, 2000). Así se llegó al desarrollo del concepto de presa de gravedad de HCR, en el que se combina las propiedades de durabilidad y resistencia del hormigón, con su puesta en obra con maquinaria similar a la usada en las presas de materiales sueltos. Desde la primera gran presa de HCR construida en el inicio de los años 80 (Willow Creek, 1982), se ha registrado una rápida expansión de esta tecnología en el mundo. Al final de 1986, sólo se habián acabado 15 presas de HCR, al final de 2002 existían 251 presas de HCR en operación y 34 presas en construcción (ICOLD/CNEGP, 2003). Se verifica que en el momento en que se construye en cualquier país la primera presa de HCR, se observan las ventajas de este método de construcción y las presas de HCR se expanden rápidamente en ese país. Figura 2: Aliviadero Escalonado de la Presa de Upper Stillwater en EE.UU (en www.rccdams.co.uk). Las presas de HCR, han supuesto una reducción de los costes y tiempos de construcción de presas de gravedad. En este tipo de presas, se ha observado una fuerte implementación de aliviaderos escalonados, pues son adecuados al método constructivo y permiten una mayor disipación de energía a lo largo del aliviadero reduciendo las dimensiones de la estructura de disipación de energía o incluso, llegando eliminarla. Los aliviaderos escalonados han sido utilizados, en aproximadamente, un 30 por ciento de las presas de HCR (ICOLD/CNEGP, 2003). De cualquier modo, para elevados caudales unitarios de proyecto los escalones suelen alisarse, resultando un aliviadero convencional sobre el paramento de aguas abajo, prescindiéndose de parte de las ventajas constructivas de este método. Países como España tienen bastantes experiencia en la construcción de presas de hormigón compactado con rodillo: es el quinto país en el mundo con mayor número de grandes presas de HCR. De las 24 presas de HCR existentes, 11 presentan el aliviadero escalonado. Durante el desarrollo del presente trabajo se procede a la caracterización del flujo en la zona aguas arriba del punto de inicio de aireación. Se presenta el campo de velocidades medios que engloba siete peldaños del aliviadero, seguidamente se caracteriza la evolución de la capa límite turbulenta, estimándose la resistencia del flujo en la zona en estudio. Se describen los perfiles de velocidad media a lo largo de la cavidad de cada peldaño. La localización y características del flujo en el punto de inicio de aireación son estimadas en base al análisis de la capa límite y de los perfiles de velocidad. En relación al campo de velocidad media se estima el tensor gradiente de velocidad, que permite presentar los mapas de deformación angular, verticidad y fuerza del movimiento de rotación del campo flujo. La parte final del capítulo se dedica a mostrar las propiedades de la turbulencia del flujo. Se presentan para los siete peldaños los campos de la desviación típica del módulo de velocidad y de la energía cinética turbulenta. También se describen los perfiles de intensidad turbulentas a lo lardo de las cavidades así como las tensiones de Reynolds obtenidas. La estructura espacial de la turbulencia se analiza a partir de la observación simultánea de las fluctuaciones de velocidad en puntos próximos: se estiman las escalas integrales longitudinales y transversales para los distintos peldaños, y se realiza un análisis de cuadrantes para el estudio de estructuras turbulentas coherentes. Acerca del estudio de la energía disipada, se realizó comparaciones de con las distintas fórmulas experimentales en el ejemplo de aplicación, no así en del modelo por que no se cuenta con los equipos para medir la velocidad en flujo con inclusión de aire, siendo la generación de un resalto hidráulico la única manera de medir algún valor aproximado, la falta espacio para medir dicho fenómeno, restringió el estudio de ese irrelevante análisis. ...leer masleer menos

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047337	T532/GUA	Tesis	BIBLIOTECA CENTRAL	AREA BANCO DE TESIS	Disponible	4325^bBTEC
054895	T532/GUA	Tesis	BIBLIOTECA FACULTAD TECNOLOGÍA - CIVIL Y ARQUITECTURA	TESIS MENCION HIDRAULICA	Disponible	0833