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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA Facultad de Ingeniería Civil

Estructuras Hidráulicas y Modelos

Análisis de Flujo en Ríos y Canales con el Modelo HEC-RAS

Ejercicio Práctico No. 2

Editando los Datos Básicos

Nombre:______________________ Facilitador: Matías Carrera Delgado

Cédula: ______________________ 03/SEP/2013

En este ejercicio el estudiante editará el proyecto de HEC-RAS creado en el Ejercicio Práctico 3. En el tramo original de los datos se añadirá una sección pronunciada para demostrar la opción del flujo mixto.

1. Abrir el Proyecto

A. Active HEC-RAS al hacer doble “click” con el ratón en el botón desde su sistema operativo de windows.

B. Abrir el proyecto creado en el Ejemplo 1, utilizando el botón .

2. Editar los Datos Geométricos

A. Seleccione el botón de datos geométricos y el botón de la sección transversal

para empezar a editar los datos.

B. Modificar la sección 30 al incluir dos nuevos puntos de estación-elevación:

Estación Elevación -250 94 250 94 Observe que esto no es tan simple como añadirlas al final de la lista de estaciones- elevaciones. HEC-RAS espera que los puntos de elevación-estación se encuentren en orden numérico, de izquierda a derecha cuando se mira aguas abajo. Ubicar el cursor en la fila donde usted desea insertar el punto. Después seleccionar “Edit” desde el menú de de la ventana de Cross Section Data y luego seleccionar “Insert”. Una ventana aparecerá en su pantalla. Cambiar a “Shift all columns down one row”, y luego seleccione “OK”. Ahora usted puede ingresar los pares de datos de estación-elevación en la sección transversal.

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C. Modificar la sección transversal 40 para tener valores del coeficiente de Manning “n” variando horizontalmente de la siguiente manera:

Estación –500 to –300 „n‟ = 0.08 Estación–300 to –100 „n‟ = 0.07 Estación –100 to 100 „n‟ = 0.06 Estación 100 to 300 „n‟ = 0.07 Estación 300 to 500 „n‟ = 0.08

Esta tarea se puede realizar al seleccionar desde el menú “Options” y luego “Horizontal Variation in n Values”. Esta operación añadirá una columna adicional en la pantalla de estación-elevación. Usted aplicará el valor de “n” en la estación más a la izquierda en la porción donde el valor de “n” existe. En este ejemplo, usted solo tiene que añadir los valores de „n‟ values en las estaciones –300 y 300 y cambiar los otros tres valores. A continuación, plotear la sección transversal en la pantalla para observar los cambios realizados.

D. Añadir 2 secciones transversales en la parte superior del tramo (secciones transversales 55 y 60). Hacer la operación haciendo una copia de la sección 50. Ubicar la sección 55, 500 pies aguas arriba de la sección 50 y ajustar las elevaciones a 15 pies más altas que los puntos de la sección 50. Ubicar la sección 60, 500 pies aguas arriba de la sección 55 y ajustar las elevaciones a 15 pies más altas que los puntos de la sección 55.

3. Salvar los Datos Geométricos, Datos de Flujo, Plan y Proyecto

A. Salve los datos geométricos utilizando “Save Geometry Data As” desde el “File” del menú de la ventana de Geometric Data. Darle un nuevo título de “Ejemplo 2”. Observe el nuevo nombre del archivo en la fila de “Geometry” de la ventana principal de HEC-RAS. El archivo debe de tener la misma extensión que el archivo anterior “.g02” en vez de “.g01”. Un ejemplo se da en la figura de abajo.

Figura 1- Cambio del nombre del archivo de geometría

B. Como usted añadió secciones transversals en la parte superior del tramo, los datos de caudales/flujos necesitan actualizarse (de otra manera, no existirá ningún flujo en las secciones transversales 55 y 60). Ingrese a la ventana de Datos de Flujo

Permanente (Steady Flow Data window) a través del botón . Cambiar los datos de manera que los flujos en las secciones transversales 55 y 60 sean los mismos que en las demás estaciones (50 hacia abajo).

C. Salvar los datos de flujos utilizando “Save Flow Data As”, que se encuentra en el archivo “File”, del menú del ”Steady Flow Data window”. Darle un Nuevo título “Ejemplo 2”. El Nuevo archivo de flujo automáticamente se nombrará de la misma manera que se hizo en la sección A.

D. Ir a la ventana de Steady Flow Analysis al seleccionar el botón . Salvar los datos del plan utilizando el “Save Plan As” desde el menú de “File”. Darle al título “Ejercicio 2” y al “short ID” le asigna el nombre “Ex No. 2”. Una vez más, observe

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que el nombre del Nuevo archivo en las filas del “Plan” y “Flow” de la ventana principal del modelo HEC-RAS es idéntico al de la Figura 2.

Figura 1 – Cambio de los nombres del Plan y del Flujo

E. Desde la ventana principal del HEC-RAS, salvar los datos del proyecto utilizando el

botón (Save Project button) . Ahora su proyecto tiene dos proyectos separados y dos archivos separados de geometría. Las páginas 7-1 hasta 7-3 del Manual de Aplicaciones del HEC-RAS presenta una discusión sobre los múltiples planes dentro de un proyecto.

4. Correr una Simulación de Flujo Permanente (Steady Flow Simulation)

A. Seleccionar el botón de Steady Flow Analysis y luego seleccione el botón de para realizar la simulación.

B. Observe el resumen de errores, advertencias y notas, al seleccionar el botón . Observe las advertencias para las secciones transversales 55 y 60 sobre la profundidad crítica. Esto nos indica que se debe investigar la posibilidad de la existencia de flujo supercrítico en el área.

C. Desde la ventana de Steady Flow Analysis, hacer “click” en el botón “Mixed”. Vaya al menú de “Options” de la misma ventana y seleccione “Critical Depth Output Option”. Esta acción le mostrará otra ventana. Haga “Click” en el rectángulo “Critical Always Calculated”.

D. Desde la ventana de Steady Flow Data, Ajustar la condición de frontera en la parte superior del tramo (upstream reach), utilizando la opción de Normal Slope. El valor de la pendiente en la sección aguas arriba es de 0.03 p/p.

E. Regrese una vez más a la simulación. Los ajustes realizados deben de haber eliminado las advertencias sobre la profundidad crítica. Después de completar la simulación, salvar el “plan” utilizando la opción “Save Plan” desde el menú de “File”.

5. Resultados de la Simulación

A. Hacer “click” en el botón y seleccione “Plans” desde el menú de “Options”. Seleccione ambos planes (usted puede utilizar el botón ). A continuación seleccione “Profiles” desde el menú de “Options”. Seleccione el perfil cuatro (PF#4) como el único a desplegar. Además, seleccionar “Variables” desde el menu de“Options” también; eliminar algunas de las otras variables tales como la elevación de la línea de energía (Energy Grade Elevation) para observar mejor la gráfica. Deje seleccionado el “Critical Depth Elevation”. Observe que de hecho, el perfil es supercrítico en las secciones 55 y 60.

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B. Seleccionar el botón de la Tabla de Perfiles par ver y comparer los planes en un formato tabular. Usted puede compararlos al seleccionar “Options” y luego “Plans”. Una vez allí, usted puede utilizar el botón “Select All” como se describió en la sección 5A. La Tabla debe de tener ahora ambos planes desplegados. Observe que el número de Froude confirma que en el perfil del Plan 2 es supercrítico en las secciones 55 y 60.

C. Seleccionar el botón de “View Cross Sections” y observe la sección transversal 40. Hacer un agrandamiento (zoom in) del perfil número 4 para comparar los dos planes. Note como los efectos de las modificaciones que usted realizó en este ejercicio han influido en la superficie del agua del perfil 4 en la sección transversal 40.