Ingeniería del Agua - Vol 15, No 3 (2008)
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Tabla de contenidos
Artículos
- Un equipo para medidas de desagüe y muestreo de escorrentía en parcelas experimentales
- Investigación del flujo y transporte mediante experimentación a escala intermedia
- Aplicación del análisis fractal al estudio de las estructuras dinámicas de fluidos medioambientales
- Simulación del efecto de ataguías sumergidas sobre la futura operación de las turbinas Kaplan de la Central Hidroeléctrica Tocoma (Venezuela)
- Evaluación de los volúmenes y de los efectos hidro-morfológicos del material leñoso en dos torrentes andinos (Chile)
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- PublicationSimulación del efecto de ataguías sumergidas sobre la futura operación de las turbinas Kaplan de la Central Hidroeléctrica Tocoma (Venezuela)(Universitat Politècnica de València, 2008-09-30) Montilla, G.; Toscano, M.A.; Sánchez, R.; Shmueli, A.; Stanko, M.; Asuaje, M.[ES] La Central Hidroeléctrica de Tocoma, actualmente en construcción, está localizada en la zona sur oriental de Venezuela en el Estado Bolívar sobre las aguas del Río Caroní. Tocoma será equipada con 10 turbinas Kaplan, con potencia instalada de 2.160 MW y un Aliviadero con una capacidad de 28.750 m3/s, y junto con las presas de Macagua, Caruachi y Guri conformarán del Desarrollo Hidroeléctrico del Bajo Caroní. El bjetivo de esta investigación es evaluar los efectos hidrodinámicos de las Ataguías “A” y “B” sumergidas sobre la operación de las turbinas Kaplan de la Central Hidroeléctrica Tocoma utilizando la modelación hibrida Matemática – Física. La presencia de estas Ataguías sumergidas puede dar origen a comportamientos hidrodinámicos tridimensionales pudiendo causar pérdidas adicionales de energía y mal funcionamiento de las turbinas. Se desarrollaron 2 modelos matemáticos monofásicos utilizando la técnica de la Dinámica Computacional de los Fluidos (CFD) aplicando el código comercial ANSYS-CFX 10. El primer modelo matemático representó el embalse d la Central Hidroeléctrica y fue calibrado cualitativa y cuantitativamente con un modelo físico a escala 1:80 gobernado bajo la ley de similitud de Froude. Este modelaje hibrido determinó los patrones de flujo hidrodinámicos de aproximación a las tomas de las turbinas Kaplan, los cuales evidencian una asimetría en la distribución de velocidades en las tomas cercanas a la Ataguía B. El segundo modelo matemático representó la toma y la turbina Kaplan considerando la asimetría de velocidades reportadas por el primer modelo matemático. Los resultados reportaron que la asimetría de velocidades no ocasiona ninguna irregularidad en la distribución de velocidades y presiones en los dominios estudiados en comparación con el caso de aproximación uniforme. Esto puede ser un indicativo de que la condición hidrodinámica no uniforme en la entrada de las tomas de las turbinas Kaplan de Tocoma no afecta el funcionamiento normal de la unidad turbogeneradora.
- PublicationInvestigación del flujo y transporte mediante experimentación a escala intermedia(Universitat Politècnica de València, 2008-09-30) Sanchez Fuster, Israel; López Chacón, Luís; Capilla Romá, José Esteban; Departamento de Física Aplicada; Instituto Universitario de Ingeniería del Agua y del Medio Ambiente; Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos; Ministerio de Ciencia y Tecnología[ES] Los experimentos en medio poroso heterogéneo llevados a cabo en tanque de laboratorio se han utilizado con frecuencia como herramienta para la formulación y la validación de aproximaciones a la modelación de diversos fenómenos que se dan en relación con el flujo y transporte en medios porosos. Históricamente, este tipo de modelos tuvieron un cierto auge para la investigación de los fenómenos de dispersión hidrodinámica en medios porosos a partir de mediados del siglo XX. En las dos últimas décadas la mejora de los sistemas de adquisición de datos, la disponibilidad de tecnologías asequibles y precisas de medición de presiones, de conductividades y de procesamiento de imágenes, además de la necesidad de investigar la modelización de problemas no resueltos de forma satisfactoria, han renovado el interés por esta forma de experimentación. Este artículo recoge una síntesis representativa de las investigaciones llevadas a cabo con modelos físicos de laboratorio, llamados ISE (Intermediate Scale Experiments), como opción para la investigación de procesos de flujo y transporte no-reactivo en medios porosos saturados. Se realiza un repaso de las principales características de este tipo de modelos físicos ilustrándose brevemente las características del prototipo de tanque de experimentación desarrollado en la Universidad Politécnica de Valencia para la investigación en 2D de fenómenos de dispersión en medios heterogéneos.
- PublicationEvaluación de los volúmenes y de los efectos hidro-morfológicos del material leñoso en dos torrentes andinos (Chile)(Universitat Politècnica de València, 2008-09-30) Andreoli, A.; Comiti, F.; Mao, L.; Iroumé, A.; Lenzi, M.A.; European Commission[ES] Este estudio reporta las cantidades de material leñoso de gran tamaño (large woody debris o LWD) y los efectos asociados sobre la morfología del cauce y la hidráulica del flujo en dos cuencas de montaña de la zona “templada-cálida con lluvias invernales” de la Cordillera de los Andes, en Chile. Las cuencas analizadas del río Toro y del torrente Tres Arroyos (área de drenaje de 9 y de 11 km2, respectivamente) se ubican en la Región de la Araucanía, Chile y se caracterizan por una cobertura forestal de bosques nativos de Nothofagus y Araucaria. Cantidad, características y dimensiones de los residuos leñosos (>10 cm de diámetro, >1 m de largo) fueron examinados en los canales, así como sus efectos sobre la morfología del cauce, sobre su hidráulica y sobre el almacenamiento de sedimento; se realizó además, un monitoreo del desplazamiento de los troncos durante un periodo de un año para determinar el grado de movilidad de las piezas leñosas. Los resultados demuestran que existen grandes diferencias en la abundancia d LWD en los cauces de las dos cuencas estudiadas, posiblemente debidas a las diferentes alteraciones naturales que ocurrieron en las laderas de las cuencas. En el torrente Tres Arroyos se encontraron volúmenes medios de 700 m3ha-1, mientras que en el río Toro los valores registrados son de solamente 117 m3 de residuos leñosos por hectárea de superficie del cauce. Esta diferencia se puede justificar con el hecho que la primera cuenca fue afectada por incendios entre los años 1930 y 1940 seguidos por deslizamientos y flujos de detritos, mientras que la segunda, a pesar que sufrió un incendio que quemó toda la superficie forestal de la cuenca, todavía no representa grandes deslizamientos y aportes de detritos leñosos al cauce, probablemente a causa del corto plazo entre el incendio (2002) y la fecha de las mediciones (Enero 2006). La consecuencia de estas diferencias de volúmenes se refleja en la morfología de los cauces: el Tres Arroyos presenta grandes acumulaciones y altos log-steps que entregan al canal un macro-perfil a escalones. Se estimó que las acumulaciones de LWD en el tramo estudiado del Tres Arroyos disipan el 27% de la energía potencial total de la corriente de agua, y que existen 2000 m3 de sedimentos depositados en el cauce principal aguas arriba de acumulaciones de LWD, que corresponden aproximadamente al 100% del aporte anual total de sedimentos de la cuenca. Por el contrario en el río Toro la influencia morfológica de los LWD es muy limitada por la total ausencia de log-steps o valley-jams.
- PublicationUn equipo para medidas de desagüe y muestreo de escorrentía en parcelas experimentales(Universitat Politècnica de València, 2008-09-30) Llanos Triviño, I.[ES] Se describe un sistema colector de muestras para la medida cualitativa de escorrentía superficial en pequeñas parcelas experimentales. El equipo permite complementar aforadores de tipo volumétrico con el fin de poder recoger muestras de vertido. El control de las operaciones de muestreo se realiza automáticamente por medio de un módulo, cuyo programa de ejecución en diagrama de bloques se detalla en el trabajo y con el que pueden realizarse de forma rápida y sencilla los ajustes de parámetros de control (frecuencia de muestreo, volumen y número de muestras). El diseño utilizado permite almacenar hasta 16 muestras, con un tamaño mínimo de muestra de 15 ml para un volumen de basculación de 662 ml. Se describen a su vez, distintas alternativas de mejora tras un análisis de los resultados obtenidos en los ensayos de comportamiento. El sistema está alimentado eléctricamente por una batería de 12V en carga permanente por medio de un panel solar.
- PublicationAplicación del análisis fractal al estudio de las estructuras dinámicas de fluidos medioambientales(Universitat Politècnica de València, 2008-09-30) Platónov, Alexéi Konstantínovich; Grau Barceló, Joan; Redondo Apraiz, José Manuel; Ministerio de Ciencia y Tecnología[ES] La aparición de múltiples escalas, que interactúan entre si en diversos fenómenos físicos medioambientales, especialmente cuando el régimen fluido es turbulento, exige métodos de análisis nuevos. El análisis multi-fractal permite cuantificar el nivel de complejidad geométrico y en algunos casos a partir de una caracterización geométrica se pueden predecir algunos aspectos dinámicos del fluido. Se aplica el método de Box-Counting (conteo de cajas) para calcular la dimensión fractal o capacidad de Kolmogorov a observaciones de nubes obtenidas mediante las imágenes de satélite de la Atmósfera (infrarojo IR y Visible) y de superficie del Océano (Radar de Apertura Sintética SAR). En todos los casos de diferencias en complejidad entre los distintos tonos de gris detectados en las imágenes de satélites de estructuras atmosféricas, derrames de crudo o penachos de aguas contaminadas en la superficie marina son un reflejo de las condiciones físicas ambientales del medio fluido atmosférico u oceánico y nos permiten entender mejor los procesos dinámicos y de transporte de energía a distintas escalas del flujo analizado.