evaluación de la capacidad de captación de un sumidero a partir … · 2008-01-07 ·...
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Evaluación de la capacidad de captación de un sumidero a partir de un
modelo físico a escala reducida
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Realización del estudio
• El estudio fue hecho en el Departamento de Hidráulica de la Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura de la UNR
• La construcción del modelo físico la realizó la Dirección General de Hidráulica y Saneamiento de la Municipalidad de Rosario
• El financiamiento se hizo a través de una Beca de iniciación en la investigación científica y tecnológica de la FCEIA
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Objetivos• Conocer la capacidad de captación de un sumidero
vertical• Conocer la capacidad de captación de un sumidero
combinado• Conocer la capacidad de transporte de la cuneta
Con las características existentes en la ciudad de Rosario
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Por qué es necesario este estudio?
• La Municipalidad de Rosario construye un número muy importante de sumideros iguales y se desconoce la capacidad de captación real de éstos
• No se cuenta con información suficiente aplicable a la situación de esta ciudad
• No se cuenta con información acerca de la influencia de cada tipo de reja de entrada
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SumiderosUn sumidero o boca de tormenta, es una abertura en el sistema
de desagües, que tiene la función de interceptar el escurrimiento superficial. Es el nexo entre el sistema mayor (escurrimiento superficial) y el sistema menor (red de conductos)
• Ubicación:– En un punto bajo– En un punto intermedio
• Tipo:– Vertical– Horizontal– Combinado (reja horizontal y totalmente abierta)
• Condición de entrada– Con depresión (5cm y 12.5cm)– Sin depresión
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Ejemplo
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Sumidero vertical en un punto intermedio de una pendiente
• Capta el total del caudal que llega solo cuando este es pequeño
• Se evalúa la Eficiencia: relación entre el caudal captado y el caudal total de llegada
• El flujo es paralelo al cordón, y para ingresar debe desviarse
• La pendiente transversal es muy importante
• El caudal captado no es proporcional a la longitud del sumidero
(Gentileza del Dr. Ing. Gerardo Riccardi)
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Modelos Físicos a escala (o Modelos Hidráulicos)
• Un modelo es un sistema a escala reducida que permite deducir por experimentación, las características funcionales que tendrá la construcción en tamaño real, que se llama prototipo.
• Un modelo no es una maqueta. Representa a un fenómeno y no a un objeto.
• No está regido por una escala única.
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Sumidero verticalPrototipo
Modelo físico
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Sumidero combinado
Modelo Físico Prototipo
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Esquema de circulación del agua
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Perspectiva modelo físico
CONDUCTO DE DESCARGA
VERTEDEROS
SUMIDEROCORDON
CALLE
CANALES DE AFORO
TUBOS PIEZOMETRICOS
CANALETA DE DESCARGA
CAMARA DE AQUIETAMIENTO Y ALIMENTACION
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Vista del laboratorio
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Ensayos• Observaciones
– Evolución del tirante– Forma de las líneas de flujo– Perturbaciones ocasionadas por los
elementos componentes• Mediciones
– Caudal captado– Caudal pasante– Tirante en la cuneta
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Caudal=130Lts / segPara 3Has (1.5Has por cuneta), coef. de escorrentía=0.6, I=52mm/horaVista perfil de agua frente al sumidero
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Caudal=130Lts/seg (I=52mm/h); Sumiero vertical; E=88%Ancho de ocupación aguas abajo=2/3 ancho total
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Ancho de ocupación aguas abajo=2/3 ancho totalCaudal=130Lts/seg (I=52mm/h); Sumiero combinado; E=89%
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Caudal=273Lts / seg; E=62%I=110mm/h (T=10min R=2 años I=102mm/h; R=5 años I=128mm/h)
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Caudal=310Lts / seg; E=60%I=124mm/h (T=10 min R=5 años I=128mm/h)
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Caudal=310Lts/seg; E=60%I=124mm/h (T=10 min R=5 años I=128mm/h)
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Captación totalLíneas de flujo
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Prolongación líneas de flujo
L necesaria (Prototipo) = 6.26 mL necesaria teórica = 6.04 m
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Conducto de descargaCaudal total=130Lts/seg; Caudal captado=117Lts/seg
(I=52mm/h)
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Caudal total=130Lts/seg; Caudal captado=117Lts/seg (I=52mm/h)
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Caudal total=310Lts/seg; Caudal captado=127Lts/seg (E=59%) (I=123mm/h)
Conducto de descarga
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Con reja reja horizontal
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Con reja reja horizontal totalmente abierta
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Resultados de los ensayos
Se analiza:– Tirante en la cuneta - Caudal total– Caudal captado – Caudal total– Eficiencia = Caudal captado / caudal total – Caudal total
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Caudal teórico y observado en cunetaTirante - Caudal en cuneta
Caudal teórico y observado en cuneta
0
50
100
150
200
250
300
350
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Tirante [cm]
Cau
dal [
Lts/
seg]
Caudal observado
Caudal teórico (Manning)
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Influencia de la depresiónCaudal total – Caudal captado
Para depresiones de 5cm y 12.5 cm con L=3m
Caudal total - Caudal CaptadoDepresión 5cm y 12,5cm L=3m
0
50
100
150
200
0 50 100 150 200 250 300 350
Caudal total [Lts/seg]
Cau
dal c
apta
do [L
ts/s
eg]
Depresión=12.5cmDepresión=5cmPolinómica (Depresión=12.5cm)Polinómica (Depresión=5cm)
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Eficiencia sumideroDepresión 5cm y 12,5cm L=3m
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200 250 300 350
Caudal total [Lts/seg]
Efic
ienc
ia [%
]
Depresión=12.5cmDepresion=5cmPolinómica (Depresion=5cm)Polinómica (Depresión=12.5cm)
Influencia de la depresiónEficiencia - Caudal total
Para depresiones de 5cm y 12.5 cm con L=3m
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Eficiencia Sumidero vertical y combinadoDepresión=12.5cm; L=3m
Eficiencia sumidero vertical y combinadoDepresión=12,5cm L=3m
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 50 100 150 200 250 300 350
Caudal total [Lts/seg]
Efic
ienc
ia [%
]
Sumidero VerticalSumidero combinado - 1 reja HorizontalSumidero combinado - 3 rejas horizontalesExponencial (Sumidero combinado - 3 rejas horizontales)Exponencial (Sumidero Vertical)
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Influencia del tipo de reja horizontalInfluencia del tipo de reja horizontal en la eficiencia del sumidero
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200 250 300 350
Caudal total [Lts/seg]
Efic
ienc
ia [%
]
Totalmente abierta
Con barrotes rectangulares
Lineal (Totalmente abierta)
Lineal (Con barrotes rectangulares)
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Comparación con otros estudiosEficiencia del sumidero
Caudal total en la cuneta es de 156 Lts/seg.
Eficiencia [%] para el caudal máximo en la cuneta
0
20
40
60
80
100
Eficiencia [%] 83 71 82
UDFCD (84) Gúo = UDFCD (2001) Resultado ensayado
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Utilidad de los resultados
Los resultados y observaciones hechas en este trabajo serán de utilidad para:– Ajustar el dimensionamiento de los sumideros
en la ciudad de Rosario a valores propios.– Considerar mejoras al diseño de los
sumideros con datos de eficiencia reales.– Conocer la capacidad de transporte de una
calle representativa de la ciudad de Rosario a fin de definir la traza de las obras a proyectar
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Conclusiones:
Campo de aplicación: las conclusiones son aplicables a sumideros ubicados en un punto intermedio de una pendiente longitudinal del orden del 0.2%
• El sumidero capta la totalidad del caudal sólo cuando éste es pequeño.• La depresión a la entrada del sumidero mejora su eficiencia.• El agregado de una reja horizontal no mejora sustancialmente la eficiencia
del sumidero cuando no hay obstrucciones.• El cambio en el diseño de la reja horizontal, no genera una mejora
sustancial en la eficiencia cuando no hay obstrucciones.• El agregado de una reja horizontal mejora la eficiencia cuando hay
obstrucciones.• El conducto de descarga del sumidero tiene capacidad suficiente, puede
reducirse la pendiente de éste de ser necesario.• Podría mejorarse la capacidad de descarga del conducto de salida (o
reducirse el diámetro), generando un abocinamiento a la entrada del mismo.
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AgradecimientosIngs. Adelma Mancinelli, Raúl Navarro y Hugo Orsolini (Universidad
Nacional de Rosario)Dr. Ing. Gerardo Riccardi (Universidad Nacional de Rosario)Ing. Alejandro Secchi (Instituto Nacional del Agua)Ings. Sandra Fernández y Néstor Murga (Universidad Nacional del Sur)Ings. A. Daniele, S. Porta, R. Consolatti, F. Otaduy y R. Bártoli
(Municipalidad de Rosario)
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