FLUIDOS EN CANALES

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• Los canales compuestos (abiertos) aparecen naturalmente en zonas con baja pendiente,

pero también se sabe que en tales situaciones aparecen canales serpenteados o

meándricos con amplias llanuras de inundación y en tal caso un modelo como el aquí

expuesto no tiene en cuenta los flujos de inundaciones con una adecuada precisión.

• Pensar en canales compuestos como los presentes en nuestros experimentos sería como

trabajar en canales naturales rectificados, y un ejemplo de ello es el tramo del río

Medellín que atraviesa precisamente la ciudad.

• Es un hecho claro que en ríos de montaña o de alta pendiente los cauces rara vez tienen

llanura de inundación y más bien presentan secciones encajadas y hasta secciones

prácticamente triangulares en cuyo caso aplicar métodos como el del canal dividido

(MCD) para corregir el modelo mismo tal y como lo presentan Lambert y Sellin, 1996,

carecería de sentido. Esto significa que el trabajo de los mencionados autores está

limitado al uso de secciones en las cuales se pueda abstraer al menos una llanura de

inundación muy bien definida y por supuesto un canal principal.

• Es una realidad que los modelos actuales deben extenderse a casos más generales,

incluido el transporte de sedimentos, con geometrías completamente irregulares. Sin

embargo, se han llevado a cabo algunos esfuerzos de tipo analítico y en soluciones

numéricas por autores como Shiono y Knight, 1991, Wark et al, 1990, y más

recientemente Lambert y Sellin, 1996, Bousmar y Zeck, 1999, pero aún limitados, pues

se requiere de la calibración de una gran cantidad de coeficientes presentes en los

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modelos además de la necesidad de contar cada vez más con mejores herramientas

computacionales cuando de tratar problemas más complejos se trata.

El MDL considera implícitamente la variación transversal de tres parámetros que son f, Γ y

λ. En cuanto al primero hay que decir que los resultados obtenidos vía este modelo

dependen en gran medida de la precisión con que se modele la rugosidad del canal.

• para Γ que es el parámetro que da cuenta de flujos secundarios entre canal principal y

llanura(s) de inundación se concluye a partir de la generalidad de simulaciones que su

contribución no es determinante para la solución global de (4.7), esto es, su aporte no

es muy significativo, lo que se traduce en que los resultados para Q varían muy poco

ante cambios más o menos significativas de este parámetro, dígase entre 0.5 y 5; sin

embargo su efecto sí se nota cuando se varía en forma significativa. Sin embargo esto

no quiere decir que sea un factor despreciable dentro del modelo mismo, lo que

realmente sucede es que aún no se tiene un conocimiento claro de su comportamiento y

por ello, se entiende, hay que buscar su calibración mediante numerosos ensayos de

laboratorio y trabajo de campo donde se pueda evaluar indirectamente mediante la

expresión

− =− − +

⎛

⎝ ⎜⎜⎞

⎠ ⎟⎟

⎡

⎣

⎢⎢

⎤

⎦

⎥⎥

( ) ∫ −

/

ρUV ρ τ τ

H

gHSo

s

dy d o

y

y

yx

1 1 1

2

1 2

0

(8.1)

que se ha obtenido reordenando la ecuación 4.7 adecuadamente.

Como se observa, (8.1) involucra valores de velocidad en dirección y según τ yx por lo

que se hace necesario medir detalladamente tales cantidades para diversas condiciones

de flujo, claro está, y obtener así sus perfiles transversales. En este sentido debe

contarse con el debido equipo de laboratorio para las mediciones experimentales como

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son por ejemplo micromolinetes electromecánicos de gran sensibilidad, medidores

Doppler, etc. Este campo podría, sin duda, convertirse en la meta de uno o varios

trabajos de tesis de pregrado y de posgrado en la Facultad de Minas.

• En cuanto al coeficiente adimensional de viscosidad de vórtice λ hay que concluir que

está muy lejos de ser la unidad, al menos en lo que respecta al problema en estudio, y ha

probado ser determinante para la buena precisión del modelo. A falta de contar con una

formulación analítica de acople de este parámetro con el modelo mismo de turbulencia,

en la que no deba usarse como parámetro simple de proporcionalidad sin previa

calibración, es necesario por ahora hacer muchos ensayos de laboratorio a fin de

entregar al modelista una gama de valores sugeridos de acuerdo con el tipo de sección y

demás condiciones hidráulicas particulares con que se cuente en determinado momento.

De otro lado, si comparamos los valores utilizados dentro del canal principal con los de

las llanuras de inundación, se puede deducir que este factor varía apreciablemente

dependiendo de las condiciones hidráulicas y geométricas de la sección del canal. Es así

como para bajas pendientes, del orden de 0.1 %, λ es pequeño y su valor oscila entre

0.01 en el canal principal y 5.0 en las llanuras de inundación (lo que constituye valores

aproximados y sugeridos al menos si no se cuenta con información detallada sobre su

comportamiento); mientras que para mayores pendientes sus valores globalmente

crecen.

• λ es máximo en la zona de mayor intercambio turbulento (y aún laminar) y decrece

gradualmente al alejarse de tal región hacia los costados o márgenes exteriores del

canal.

• Es un hecho que en el flujo en canales abiertos compuestos son factores importantes los

intercambios laminares y turbulentos. De acuerdo con los resultados obtenidos a partir

de las simulaciones que se muestran en el capítulo anterior se observa (como es de

esperarse) que los intercambios turbulentos, por flujos secundarios y de momentum

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entre el canal principal y la(s) llanura(s) de inundación se hacen más significativos en

cuanto la pendiente So aumenta y en contraposición el intercambio laminar se hace

menor, o menos significativo respecto del comportamiento hidrodinámico global del

flujo. Para corroborar este hecho basta con echar un vistazo a las distintas gráficas

comparativas entre los valores simulados y observados, específicamente las curvas de

calibración de caudales z Vs Q para todas las series

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