Evaluación de eficiencia hidráulica en rejillas de sumideros mediante investigación numérica tridimensional y verificación de resultados de experimentación física de prototipos
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2021-04-28
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Universidad Santo Tomás
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Resumen
Las inundaciones en las zonas urbanas, son en la actualidad un fenómeno más repetitivo, las lluvias intensas con magnitud importante ocurren con mayor frecuencia en el año, para la ciudad de Tunja, el acelerado desarrollo urbano hacia el sector Nororiental, ha generado que la planeación urbana no fuese optima, por ejemplo, los canales drenantes y el drenaje vial ha sido insuficiente, es habitual identificar almacenamiento de agua en calles del sector, el encharcamiento se genera principalmente por la ausencia de rejillas de captación de agua lluvia o sumideros, así mismo, por la ineficiencia de su captación y localización.
Este estudio utilizó el modelamiento numérico tridimensional, de los once tipos de rejillas laterales existentes en el sector distrito Santa Inés, esta investigación realizó la evaluación hidráulica mediante el solucionador FLOW-3D en su versión 12. La Dinámica de Fluidos Computacional o CFD (del inglés Computational Fluid Dynamics, reproduce la dinámica de fluidos en una estructura hidráulica, lo que viene convirtiendo la simulación CFD 3D en una herramienta de soporte técnico y desarrollo, permitiendo el ensamble de modelos a escala real.
Se crearon modelos digitales a escala real, teniendo en cuenta las tipologías de rejillas encontradas por Chaparro Andrade & Abaunza Tabares (2021) en el sector Nororiental del sistema de drenaje urbano de la ciudad de Tunja, se mantuvo la configuración del modelo experimental físico probando las tipologías de rejilla para combinaciones de pendientes longitudinales entre el 1% y 2%, manteniendo fija la pendiente transversal en 1.0%, basándose en los resultados del modelo CFD se determinaron las eficiencias de captación y utilizando el caudal capturado por la rejilla y caudal que circula por la calle y coeficiente de descarga tipo orificio.
Los resultados demuestran la habilidad del modelamiento numérico para estudiar el comportamiento hidráulico de los sumideros, predecir la eficiencia de las rejillas de entrada en diversas configuraciones geométricas viales y se ajustan a formulaciones empíricas propuestas en otras investigaciones. Mostrando la necesidad de actualizar, ajustar y complementar la normativa técnica de diseño y construcción de estos elementos de captación de escorrentía superficial.
Abstract
Floods in urban areas are currently a more repetitive phenomenon, intense rains with important magnitude occur more frequently in the year, for the city of Tunja, the accelerated urban development towards the Northeast sector, has generated that planning urban was not optimal, for example, the drainage canals and road drainage have been insufficient, it is common to identify water storage in the streets of the sector, the waterlogging is generated mainly by the absence of rainwater collection grids or sinks, likewise , due to the inefficiency of its capture and localization.
This study produced the three-dimensional numerical modeling of the eleven types of lateral grids existing in the Santa Inés district sector. This research carried out the hydraulic evaluation using the FLOW-3D solver in version 12. Computational Fluid Dynamics or CFD (from the English Computational Fluid Dynamics, reproduces fluid dynamics in a hydraulic structure, which has been turning 3D CFD simulation into a technical support and development tool, allowing the set of real-scale models.
Full-scale digital models were created, taking into account the types of grids found by Chaparro Andrade & Abaunza Tabares (2021) in the Northeast sector of the urban drainage system of the city of Tunja, the configuration of the experimental physical model was maintained, testing the grid typologies for a combination of longitudinal slopes between 1% and 2%, keeping the transverse slope fixed at 1.0%, much in the results of the CFD model the collection efficiencies were determined and using the capturing flow through the grid and flow that circulates down the street and orifice-type discharge coefficient.
The results show the ability of numerical modeling to study the hydraulic behavior of inlets, predict the efficiency of intake grids in various road geometric configurations, and fit empirical formulations proposed in other investigations. Showing the need to update, adjust and complement the technical regulations for the design and construction of these surface runoff capture elements.
Idioma
spa
Palabras clave
Citación
Monroy González, H. E. (2021). Evaluación de eficiencia hidráulica en rejillas de sumideros mediante investigación numérica tridimensional y verificación de resultados de experimentación física de prototipos. Tesis de maestría. Universidad Santo Tomás. Tunja.