Influencia de vertederos del tipo escalonado para mejorar la disipación de energía considerando variación de la longitud de huella con caudal constante

Abstract

La presente tesis tuvo como objetivo principal realizar la siguiente investigación sobre la influencia de vertederos del tipo escalonado para mejorar la disipación de energía considerado variación de la longitud de huella con caudal constante., para realizar esta investigación se construyó 02 prototipos a escala de vertederos escalonados con diferente longitud de huella, con igual altura de contra huella y misma cantidad de escalones. El procedimiento que se siguió para la toma de datos consistió en dividir cada huella en progresivas de 2.5 cm, y en cada punto medir la altura del tirante y a si mismo medir la longitud del salto hidráulico en cada escalón y de esta forma poder graficar el perfil del flujo del agua en un vertedero del tipo escalonado con un caudal constante, el cual se midió mediante ensayos repetitivos basado en la ecuación de continuidad, Q= V × A. De esta forma se pudo observar los resaltos hidráulicos e identificar el tipo de flujo presente en cada escalón del vertedero. En la simulación numérica mediante elementos finitos usando el software Flow 3D, se simuló las condiciones físicas e hidráulicas del ensayo experimental, el cual nos muestra la similitud que existe en el flujo del agua durante el recorrido del vertedero escalonado, obteniendo un perfil hidráulico similar. Los resultados de los ensayos realizados de forma analítica y experimenta comprueban que existe una influencia de los vertederos del tipo escalonado en la resistencia al flujo y en la disipación de energía el cual se puede mejorar cambiando ciertas condiciones de diseño como la longitud de huella y altura de contra huella. Por lo tanto se concluye que los vertederos de tipo escalonado influyen de manera positiva en la resistencia al flujo y disipación de energía en obras de excedencia teniendo en cuenta las condiciones físicas y criterios de diseño.

The main objective of this thesis was to carry out the following investigation on the influence of stepped landfills of the staggered type to improve the dissipation of energy considered variation of the length of the footprint with constant flow. To carry out this investigation, 02 scale prototypes of stepped dumps with different footprint lengths were built, with the same height as the counter's footprint and the same number of steps. The procedure that was followed for the data collection consisted of dividing each footprint into 2.5 cm progressives, and at each point measuring the height of the stay and measuring the length of the hydraulic jump in each step and thus be able to graph the profile of the water flow in a landfill of the step type with a constant flow rate, which was measured by repetitive tests based on the continuity equation, Q = V × A. In this way it was possible to observe the hydraulic shoulders and identify the type of flow present at each step of the landfill. In the numerical simulation using finite elements Flow 3D software, simulated the physical and hydraulic conditions of the experimental test, which shows the similarity that exists in the flow of water during the route of the stepped landfill, obtaining a similar hydraulic profile. The results of the tests carried out analytically and experimentally prove that there is an influence of landfills of the step type in the resistance to flow and in the dissipation of energy which can be improved by changing certain design conditions such as footprint and height. of against footprint. Therefore, it is concluded that step-type landfills have a positive influence on the resistance to flow and dissipation of energy in works of exceedance, taking into account the physical conditions and design test.