Modelo analítico para el cálculo de distribuciones de velocidad laterales en secciones tipo potencial-ley

Abstract

RESUMEN La modelización hidráulica de calados y velocidades de flujo, en cauces con secciones que admiten una representación de tipo potencial, se destaca por su versatilidad, permitiendo su utilización en numerosas aplicaciones prácticas tanto en canales naturales como artificiales. El cálculo de las variables hidráulicas (calado y velocidad media) ha sido ampliamente estudiado para este tipo de secciones. Sin embargo, en la literatura técnica no se han encontrado estudios que muestren la variación de estas magnitudes a lo largo de la sección transversal. El conocimiento de esta variación permite desarrollar estudios (ejemplo: conocer de manera aproximada los daños en diferentes zonas de la sección, analizar el transporte de sedimentos, estudiar los procesos de erosión u otras aplicaciones en hidráulica fluvial). Presentamos una metodología que permite el cálculo de las variables hidráulicas en cualquier zona de una sección tipo potencial. La metodología es aplicada a secciones simétricas, comparando los resultados generados con los obtenidos por diferentes códigos hidráulicos computacionales ampliamente aceptados por la comunidad científica (p-e- CES, HEC-RAS e IBER). Las predicciones de los parámetros hidráulicos obtenidas (usando la formulación explícita descrita en este artículo) presentan errores muy bajos, en comparación con otros modelos con mayor costo computacional. Estos errores alcanzan un valor promedio para la raíz del error cuadrático medio (RMSE) en el cálculo de la distribución lateral de velocidades de 0.13 y de 0.05, en el cálculo de la relación de velocidades respecto a la velocidad media. Estos valores indican una validación muy satisfactoria para las secciones simétricas analizadas.