Investigación del modelado numérico del efecto de los desbordes de congresos directos y laterales en canales sobre el coeficiente de caudal

Resumen

Los aliviaderos de congreso son estructuras económicas para aumentar la eficacia de salida del aliviadero en una anchura limitada, que puede verse en planta en forma de trapecio, triángulo, etc. Aumentar la capacidad del rebosadero aumentando su anchura no siempre es posible, el uso de rebosaderos de congresos se debe al aumento de su longitud efectiva en altura hidráulica y anchura específica. En esta investigación se evalúa el efecto de la forma geométrica de los rebosaderos de explanada en los modos de flujo directo y lateral en canales. Para ello, se han elegido 3 aliviaderos rectangulares, trapezoidales y semicirculares de forma que su longitud sea igual. Estos 3 aliviaderos se han utilizado en los modos directo y lateral tras su verificación y calibración, y se han obtenido sus coeficientes de descarga. Para la modelización numérica se ha utilizado el software Flow3D. Para la validación y calibración, se ha realizado la modelización numérica del aliviadero directo de borde agudo y las formas de congresión triangular y trapezoidal, y los resultados muestran una elevada concordancia del 90 % entre los resultados numéricos y los de laboratorio. Tras la verificación y calibración, los rebosaderos de congreso mencionados se utilizaron simultáneamente en los recorridos directo y lateral. En todos los casos de descarga del caudal que pasa por el rebosadero directo y lateral obtenidos utilizando la relación de rebosaderos, se determinaron los coeficientes de descarga. Los resultados de la solución numérica se verificaron con datos de laboratorio para determinar el caudal del coeficiente de desbordamiento, lo que demostró que existe una buena concordancia entre las soluciones numérica y de laboratorio y que el software Flow3D tiene una gran capacidad para simular el caudal en desbordamientos congresivos. Los resultados muestran que, en las mismas condiciones y con caudales elevados, H/P > 0.2, el coeficiente de flujo de los desbordamientos congresuales en el canal recto es de aproximadamente 0.8 y en el estado lateral es de aproximadamente 0.7. Además, por término medio, el caudal de desbordamiento lateral se calcula como el 40 % del caudal total del canal. El mejor rendimiento está relacionado con el desbordamiento trapezoidal y, además, al aumentar el caudal, se puede salvar el efecto de la forma del desbordamiento.