Este documento describe los diferentes tipos de modelación hidráulica, incluyendo modelación unidimensional, bidimensional y tridimensional. La modelación unidimensional usa ecuaciones como la de Bernoulli para simular flujo en una dirección, mientras que las modelaciones bidimensional y tridimensional usan ecuaciones más complejas como las de Saint-Venant y Navier-Stokes respectivamente para simular flujos en múltiples direcciones. La modelación hidráulica puede usarse para diversos propósitos como delimitar zonas de inundación, diseñar

1. Modelación Hidráulica
Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga
Hans Paul Sánchez Tueros
Universitat Politècnica de Catalunya. BarcelonaTech
Centre Internacional de Mètodes Numèrics en Enginyeria
hans.sanchez@upc.edu
Escuela de Formación
Profesional de Ingeniería Civil
UNSCH – AYACUCHO – PERÚ.

2. Modelación Hidráulica
Introducción
¿Qué es una modelación hidráulica?
Reproducir matemáticamente el comportamiento del flujo,
ayudándonos de métodos o técnicas numéricas, para
resolver las ecuaciones que tratan de representar el
fenómeno físico

3. El modelo Iber
Introducción
Tramos largos de ríos o canales
Estuarios, tramos cortos de ríos o Llanuras de
inundación
Flujo local, vertederos o pilas de
puentes
¿Qué tipos de modelación podemos hacer?
Según los datos que tengamos y la precisión que deseemos
podemos englobar las modelaciones en tres tipos: 1D, 2D o 3D.
Se pueden considerar también la fórmula de Manning

4. Delimitación de zonas inundables
Diseño de encauzamientos y obras de protección
Restauración de ríos
Planes de emergencia en roturas de presa
Optimización del funcionamiento de obras
hidráulicas
Dinámica fluvial
Evaluación y la gestión del riesgo de inundación
Diseño de obras hidráulicas
Flujo en estuarios o desembocaduras
Drenaje urbano
Para que sirve una Modelación hidráulica

5.  Publicada por el irlandés Robert Manning 1889
Formula de Manning

6. 6
Formula de Manning

7. Modelación unidimensional
Ecuaciones del problema 1D
𝑧1 + 𝑦1 + 𝛼1 ∙
𝑣1
2
2𝑔
= 𝑧2 + 𝑦2 + 𝛼2 ∙
𝑣2
2
2𝑔
+ ∆𝐻
 Conservación o Balance de energía (Trinomio de Bernoulli
1738), entre dos secciones
 Resuelve con el método Paso a Paso
Daniel Bernoulli

8. Modelación unidimensional
Ecuaciones del problema 1D
𝑧1 + 𝑦1 + 𝛼1 ∙
𝑣1
2
2𝑔
= 𝑧2 + 𝑦2 + 𝛼2 ∙
𝑣2
2
2𝑔
+ ∆𝐻
Si el régimen fuera variable Saint Venant 1D
En situaciones de régimen no
gradualmente variado resuelve
ecuaciones empíricas o la ecuación de
la cantidad de movimiento

9. 1D
•Movimiento en la dirección del eje
•Nivel constante en una sección
•Velocidad uniforme
Modelación unidimensional

10. Modelación unidimensional

11. Modelación unidimensional

12. Modelación unidimensional

13. Modelación unidimensional

14. Modelación unidimensional

15. Modelación unidimensional

16. Modelación unidimensional

17. Modelación unidimensional

18. Modelación unidimensional

19. Modelación unidimensional

20. Modelación unidimensional

21. Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant
 Ecuaciones de Saint-Venant
yx
2 2
x y b,xbx x x x
t t
2 2
y x y y b,y y yb
t t
qqh
0
t x y
q q τzq q U Uh
g gh ν h ν h
t x h 2 y h x ρ x x y y
q q q q τ U Uzh
g gh ν h ν h
t x h y h 2 y ρ x x y y

  
  
          
            
             
          
                        

 

Modelación bidimensional

22. Modelación bidimensional

23. Modelación bidimensional

24. Modelación bidimensional

25. IntroducciónModelación bidimensional

26. Llobregat 1982
Río Júcar 1982
Riera de Les Arenes
1962
Modelación bidimensional

27. 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000
Cabal(m3/s)
Temps (s)
T = 500 anys
T = 100 anys
T = 10 anys
Modelación bidimensional

28. Modelación bidimensional

29. Modelación bidimensional

30. Modelación bidimensional

31. Modelación bidimensional

32. Modelación bidimensional

33. Modelación bidimensional

34. Capacidad de arrastre
Modelación bidimensional

35. Modelación bidimensional

36. Modelación bidimensional

37. Modelación bidimensional

38. Modelación bidimensional

39. Modelación bidimensional

40. 𝛁 ∙ 𝒗 = 0
−𝛁𝑝 + 𝜇∆𝒗 + 𝜌𝒃 = 𝜌
𝑑𝒗
𝑑𝑡
Ec. Con. Masa
Ec. Navier-Stokes
George Gabriel StokesClaude-Louis Henri Navier
 Los modelos 3D utiliza las ecuaciones generales del Flujo
Modelación Tridimensional

41. No necesita Cd, resuelve las ecuaciones más generales
¡Disipación de energía más realista!
No podemos usar el coeficiente de Manning
Ahora la disipación de energía se divide en 2 partes
3D
Modelación Tridimensional

42. Modelación Tridimensional

43. Modelación Tridimensional

44. Modelación Tridimensional

45. Modelación Tridimensional

46. Modelación Tridimensional

47. Modelación Tridimensional

48. Modelación Tridimensional

49. Modelación Tridimensional

50. Modelación Tridimensional

51. Modelación Tridimensional

52. Modelación Hidráulica
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