Optimización experimental de la geometría de ingreso a una rápida escalonada desde un canal rectangular con flujo supercrítico de aproximación

Sánchez Ramos, Pedro David
Durán Heras, David Andrés

2020-01-13

Durán Heras, D. A. & Sánchez Ramos, P. D. (2020). Optimización experimental de la geometría de ingreso a una rápida escalonada desde un canal rectangular con flujo supercrítico de aproximación. 324 hojas. Quito : EPN.
T-IC/0987/CD 10192

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Ante el rápido crecimiento de las ciudades andinas en el Ecuador, la conducción de grandes caudales por importantes desniveles topográficos es requerida. Por ello, es necesario el estudio de estructuras hidráulicas para asumir este reto. Este estudio se enfoca en una rápida escalonada con un ángulo de inclinación de 45° y flujo de aproximación supercrítico. El objetivo es, a través de una instalación experimental, optimizar la geometría de ingreso al fondo escalonado hasta lograr un comportamiento hidráulico adecuado y evaluar la disipación de energía. Se han construido y evaluado tres configuraciones geométricas. La geometría original en su zona de ingreso obedece a un perfil parabólico. La geometría modificada M1 es un perfil curvo liso que se ajusta al perfil del flujo al ingreso a la rápida con la operación del caudal máximo en la geometría original, y la geometría modificada M2 es un perfil curvo escalonado que mantiene la curvatura de M1, con esta modificación se logra un comportamiento hidráulico adecuado. Finalmente, se realiza una comparación entre los resultados obtenidos en la evaluación de comportamiento hidráulico, factor de fricción y disipación de energía para las dos geometrías modificadas, además del desarrollo de curvas adimensionales como una herramienta de diseño.

Given the rapid growth of the Andean cities in Ecuador, the conduction of large flows through important topographic slopes, is required. Therefore, in the absence of technical information, it is necessary to study structures that allow the hydraulic designer to take on this challenge. This study is focused a stepped spillway with an inclination angle of 45° and approximation flow in a supercritical regime. The goal is reached through an experimental installation, optimizing the geometry of entry to the stepped bottom until adequate hydraulic behavior is achieved and energy dissipation is evaluated. Three geometric configurations have been constructed and evaluated. The original geometry in its entrance zone is due to a parabolic profile. The modified geometry M1 is a smooth curved profile which fits the stepped bottom separate flow with the maximum flow in the original geometry, and the modified geometry M2 is a stepped curved profile that keeps the curvature of M1. With this modification a suitable hydraulic performance is achieved. Finally, a comparison between the results obtained in the evaluation of hydraulic performance, friction factor and energy dissipation for the two modified geometries. Dimensionless curves have also been developed as a tool for the hydraulic designer.

Casa Tipán, Edwin Patricio, director

HIDRÁULICA; ENERGÍA; DISIPACIÓN DE ENERGÍA;