Determinación de la distribución de velocidades en un cuenco de disipación de energía de un vertedero de caída libre

Abstract

En este Proyecto Fin de Carrera se realiza el análisis de velocidades medidas en la formación de resaltos hidráulicos sumergidos obtenidos en un cuenco de amortiguación de un vertedero de caída libre. El fenómeno hidráulico se desarrolla en flujo permanente rápidamente variado, caracterizado por una elevada turbulencia y arrastre de altas tasas de aireación. La campaña de toma de datos se realiza en una infraestructura que consiste en un vertedero de pared delgada que descarga sobre un cuenco de amortiguación de metacrilato, en el cual se puede ajustar tanto el caudal circulante como el colchón de agua en el cuenco. La medida de velocidades instantáneas se ha realizado con una sonda ADV (Acústic Doppler Velocímeter) que funciona por medio del efecto Doppler. Los datos medidos se analizan mediante un programa de postprocesado (explore V pro). Se han probado varios métodos para tratar de filtrar los distintos datos anómalos que se producen en la medición de un flujo bifásico agua-aire. Podemos dividir el trabajo en tres partes diferenciadas: -Campaña de mediciones. Ha consistido en la medición de velocidades instantáneas en distintas secciones del cuenco de amortiguación, separadas cada 10 cm, registrándose 5000 muestras a una frecuencia de 10 Hz con equipo ADV. -Filtrado de los datos. Se analizan los datos recogidos para su evaluación y validación. Para ello, se usan diferentes criterios y metodologías de filtrado de datos. Esta fase surge de la especial importancia que requiere la correcta interpretación de los datos medidos para su posterior caracterización de los diferentes parámetros hidráulicos. -Análisis de los resultados. Se estudian los perfiles de velocidad horizontal y vertical para cada sección y cada colchón. Con la ayuda de gráficas, agrupando las secciones del mismo colchón se obtiene una visión general de la tendencia de las velocidades y las características de los resaltos hidráulicos sumergidos. Los principales objetivos de este Proyecto Fin de Carrera son: -Ahondar en el conocimiento de las estructuras hidráulicas sometidas a la acción de las cargas hidrodinámicas, y en particular de disipadores de energía a pie de una presa de bóveda. Los problemas a resolver son multidisciplinarios, necesitándose un conocimiento profundo de ingeniería hidráulica. Todos los análisis dependerán de la calidad de información obtenida en laboratorio. - Aprendizaje y correcto uso de una de las nuevas técnicas e instrumentación asociada para la medición de las velocidades instantáneas en flujos en lámina libre. - Adquisición de datos por medio de un equipo Doppler, validación de datos y filtrado numérico, contrastación teórico-experimental de las distribuciones de velocidad e índice turbulentos. - Estudio paramétrico de la distribución de velocidades instantáneas, medias y fluctuantes en distintas posiciones del resalto hidráulico sumergido en distintas secciones de un cuenco amortiguador de un aliviadero de vertido libre. -Análisis de pérdida de carga y eficiencias del resalto hidráulico sumergido.