Universidad Politécnica de Cartagena
Análisis experimental y numérico de la eficacia del lavado de sedimentos en embalses
Abstract
dc:description.abstract[SPA] El lavado de sedimentos en embalses (flushing) es uno de los métodos adoptados en las presas para evacuar los sedimentos y recuperar el volumen de almacenamiento de agua. Para que esta técnica tenga éxito, es necesario analizar los parámetros presentes durante el desembalse del flujo agua – sedimento, como están relacionados y como inciden en la eficacia del lavado. Por ello, en esta investigación se ha llevado a cabo un análisis sistemático de la capacidad de erosión de un volumen de agua para la evacuación de sedimentos en embalses, considerando: la profundidad de agua, el espesor del estrato de sedimentos, la pendiente del fondo, la longitud del embalse y el tipo de sedimento (tres arenas). También se ha realizado un análisis de la capacidad de los modelos numéricos existentes en dos y tres dimensiones (2D y 3D) para la simulación del lavado de embalses. La metodología consta de dos etapas: modelo experimental en laboratorio, y modelos numéricos en 2D y 3D. El modelo experimental se ha desarrollado en el canal hidrodinámico del Laboratorio de Hidráulica de la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT), en el cual, se analizó las variables que intervienen en el lavado de sedimentos y se determinó su grado de incidencia e interacción; en total se han realizado dos ensayos de desembalse de agua y noventa ensayos de lavado de sedimentos. La evolución de los perfiles de agua y sedimento se ha registrado mediante sensores ubicados a lo largo del canal y dos cámaras de vídeo ubicadas en la zona del estrato de sedimentos. El tratamiento de imágenes y de datos se ha realizado con el programa MATLAB (licencia adquirida por la Escuela Politécnica Nacional, EPN). Los modelos numéricos seleccionados para representar el lavado de sedimentos en embalses, fueron: Iber (2D) de uso libre y FLOW-3D de uso comercial (licencia adquirida por la UPCT). En la aplicación de los modelos numéricos se han considerado las etapas de calibración y validación, con datos de los ensayos experimentales del desembalse de agua y del lavado de sedimentos. En este estudio se ha obtenido una ecuación general de la eficacia del lavado de sedimentos en embalses (volumen de sedimento evacuado respecto a volumen de agua liberado), en función de: la disponibilidad de agua, la acumulación del sedimento, el tipo de sedimento y las características geométricas del embalse. Por lo tanto, en esta Tesis Doctoral se concluye que, la eficacia del lavado de sedimentos aumenta a mayor disponibilidad del sedimento y a mayor pendiente inicial del fondo. En la eficacia del lavado de sedimentos, el tamaño del sedimento tuvo una incidencia despreciable. Sin embargo, aunque la eficacia al final sea la misma, la evolución de los solidogramas y curvas de concentración de sedimentos, son diferentes para la arena más fina, debido al efecto de la cohesión aparente. La modelación numérica del lavado de sedimentos resulta en un proceso complejo, con interrelación de las variables hidrodinámicas y del transporte de sedimentos. Las variables hidrodinámicas se pueden predecir con cierta precisión en los modelos numéricos empleados. Sin embargo, para el transporte de sedimentos es indispensable datos de campo o experimentales para su calibración y validación.
Degree
thesis:*- Department dc:contributor.department
- Ingeniería Minera y Civil
- Year dc:date.issued
- 2024
Author and committee
dc:creator, dc:contributor.*- Author dc:creator
-
- Toapaxi Álvarez, Jorge Augusto
- Advisors dc:contributor.advisor
-
- Castillo Elsitdié, Luis Gerardo
- Guillén Ludeña, Sebastián
Subjects
dc:subject × 5Rights
dc:rights- Statement dc:rights
-
- Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
- Licence dc:rights.uri
- Language dc:language.iso
- spa
Identifiers
dc:identifier.*- Identifier
- hdl:10317/17232