Este documento presenta un resumen de un curso básico de HEC-RAS sobre la introducción al régimen de flujo mixto. Explica los pasos para crear un modelo de un canal trapezoidal con cuatro tramos de diferente pendiente y definir las secciones transversales. Luego, introduce un caudal de 10 m3/s y condiciones de contorno en las secciones extremas. Finalmente, realiza la simulación en régimen permanente mixto y comprueba los resultados obtenidos, incluyendo el perfil longitudinal.

1. CURSO DE HEC-RAS.
BÁSICO
Introducción al régimen mixto
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UNIDAD 1. INTRODUCCIÓN AL RÉGIMEN MIXTO
Tener que simular canales de pendiente constante no suele ser la situación más
habitual. Normalmente los modelos hidráulicos se realizan en cauces naturales, los
cuales se caracterizan por la heterogeneidad de las pendientes a lo largo de su curso
y la variabilidad de las secciones.
Son precisamente estas variaciones de pendientes y secciones lo que provocará los
cambios de régimen de flujo, de subcrítico a supercrítico mediante curvas de remanso,
o de supercrítico a subcrítico mediante resaltos hidráulicos.
Pero para dar los primeros pasos en el régimen mixto, empezaremos por un perfil y
sección trapezoidal sencillos. Vamos a definir una geometría con las siguientes
características:
- Canal trapezoidal, 3m de base por 2 de alto, talud 1H:1V
- Curso con 4 tramos de:
o 1.000 metros de longitud y pendiente del 2%
o 1.500 metros de longitud y pendiente del 0,05%
o 800 metros de longitud y pendiente del 5%
o 1.250 metros de longitud y pendiente del 0,2%
- sección número S4 con solera a la cota 3
- secciones definidas en cada cambio de pendiente
- canal de hormigón con rugosidad 0’014
- caudal 10m3
/s

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INICIO DE PROYECTO
Para comenzar un nuevo proyecto:
- File_____New Project
Aparece ventana de diálogo donde se debe:
- Escoger la ruta donde alojar el proyecto
- Darle un nombre
CREAR EL CAUCE O TRAMO DE ESTUDIO
Accedemos al gestor de geometría mediante:
- Edit______Geometric Data
- Icono Edit/Enter Geometrc Data
Se nos abre la ventana correspondiente de la edición de geometría (Geometric Data),
la cual consta de una línea de menús desplegables y unos iconos de herramientas y
de edición de elementos.
Para crear la geometría del canal, primero hay que definir el eje del cauce:
- Icono River Reach
Aparece un lápiz… En este caso vamos a definir una única alineación: Clic en el
extremo aguas arriba del curso, doble clic en el extremo aguas abajo para finalizar.
Aparece ventana para darle un nombre al río y al cauce o tramo, el cual puede
después editarse, moverse,…

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CREAR LAS SECCIONES
Las secciones son las que definen la geometría del cauce o tramo a estudiar. A lo
largo del mismo se distribuirán las secciones que creemos, a las cuales se les asigna
un número identificativo que debe ser decreciente a medida que nos desplazamos
aguas abajo del cauce.
Crear la primera sección
Accedemos al editor de elemento:
- Icono Edit and/or create Cross Sections
Se nos abre la ventana de edición de secciones (Cros Section Data). Creamos una
nueva sección:
- Options_____Add a new cross section
Aparece una ventana para entrar una nueva sección, en la que debemos indicar un
número identificativo de la sección. En este caso, como la geometría del canal se
definirá a partir de la sección S4, le ponemos como número identificativo 4.
Entrar los datos de la cross section, los cuales son:
- Un pequeña descripción (opcional pero útil)
- Downstream Reach Lengths (distancias hasta la sección aguas abajo)
- Manning’s values (coeficientes de Manning)
- Main Channel Bank Stations (puntos que delimitan el canal principal)
- Cont/Exp Coefficient (coeficientes de expansión y contracción)
- Station/Elevation (las coordenadas en abcisas y ordenadas que definen la
sección)
Para el ejemplo vamos a crear una sección cuyo canal principal será trapezoidal,
tendrá una base de 3m de ancho y 2m de alto, con unos taludes de 1H:1V.
Las coordenadas de las secciones se entran por orden desde el extremo superior
izquierdo y siguiendo vértice por vértice recorriendo la sección hasta el extremo
superior derecho. Las coordenadas de esta sección son:
Station Elevation
-3.5 5
-1.5 3
1.5 3
3.5 5
Notar que el fondo del cauce está a la cota 3, con lo que el resto de vértices
incrementan o reducen su cota a partir de ella. Además, la sección está definida
simétricamente respecto a 0 para que quede centrada respecto al eje del cauce.

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Seguidamente introducimos el resto de los datos:
- Un pequeña descripción: S4
- Downstream Reach Lengths: 1.500 (distancia hasta S3)
- Manning’s values: 0.014 en los tres campos
- Main Channel Bank Stations: -3.5 y 3.5
- Cont/Exp Coefficient : dejamos los valores por defecto 0.1 contraction, 0.3
expansion
Comentar que para las distancias aguas abajo y los valores de Manning se debe
rellenar tres campos:
- LOB: Left Over Bank, lo que corresponde al margen izquierdo de cauce
- Channel: Cauce principal
- ROB: Right Over Bank, lo que corresponde al margen derecho del cauce
En cambio para definir los Main Channel Bank Station, o sea las abcisas de la sección
que delimitan el cauce principal sólo se indican dos valores:
- Left Bank: limite izquierdo del cauce principal
- Right Bank: límite derecho de cauce principal
En este caso, al ser una sección trapezoidal simple, los datos de Manning en LOB y
ROB no tienen ninguna repercusión en el cálculo, ya que los Left y Right Bank Station
son los extremos del canal.
Crear el resto de secciones
Crear el resto de secciones consta de unos simples pasos, y que se generan a partir
de la primera sección generada.

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Primero, calcularemos las variaciones de cota que supone pasar de sección a sección,
en función de las pendientes y longitudes de los tramos de canal, a partir de la sección
de referencia, en este caso la S4. Tenemos 4 tramos de canal:
- 1.000 metros de longitud y pendiente del 2%: variación de 20m.
- 1.500 metros de longitud y pendiente del 0,05%: variación de 0,75m.
- 800 metros de longitud y pendiente del 5%: variación de 40m.
- 1.250 metros de longitud y pendiente del 0,2%: variación de 2,5m
Partiendo de la cota de solera de la sección de referencia, las elevaciones de cada
sección quedan de la siguiente manera:
Sección Dist. sección AAb Pendiente AAb Variación cota Cota solera
S5 1000 0.02 20 23
S4 1500 0.0005 Referencia 3
S3 800 0.05 -0.75 2.25
S2 1250 0.002 -40 -37.75
S1 Extremo Extremo -2.5 -40.25
Ahora, lo que vamos a hacer es crear una copia de la primera sección definida.
- Options_____Copy current cros section
Aparece una ventana en la que daremos valor identificativo a la nueva sección, en
este caso 5.
Veras que se ha creado la nueva sección idéntica a la primera. Ahora hay que hacer
dos modificaciones:
- Los Downstream Reach Lengths deben ser ahora 1000 en los tres campos.
- Hay que elevar las Elevations de las Stations 20m. Para ello vamos al menú:
o Options_____Adjust Elevations…. Introducimos el valor 20
Le damos a Apply Data y ya tenemos la segunda sección creada…

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Seguidamente crearemos la sección S3, partiendo de la sección S4, de la misma
manera.
- Options_____Copy current cros section
Aparece una ventana en la que daremos valor identificativo a la nueva sección, en
este caso 3.
Hay que hacer dos modificaciones:
- Los Downstream Reach Lengths deben ser ahora 800 en los tres campos.
- Hay que bajar las Elevations de las Stations 0,75m. Para ello vamos al menú:
o Options_____Adjust Elevations…. Introducimos el valor -0,75
Darle a Apply Data y ya tenemos la tercera sección creada…
Ahora para la sección S2, repites el proceso pero a partir de la que acabas de crear
(S3). En este caso la distancia con la sección aguas abajo será 1250 y las elevations
hay que bajarlas 40m.

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Finalmente la sección extrema aguas abajo S1 se crea a partir de S2, bajando las
elevations 2,5m, y al ser la última sección las distancias hacia aguas abajo serán 0.
Salvar geometría
Una vez terminada la creación de todas las secciones, guardamos la geometría con el
menú:
- File_____Save geometric data
Se nos guarda en la misma ruta que el proyecto un archivo de extensión .g01.
DATOS HIDRÁULICOS
Una vez creada y definida la geometría del tramo de canal a modelar, el siguiente
paso es introducir los datos referentes a la hidráulica del modelo, que son:
- Caudal del flujo (según el enunciado del ejemplo: 10m3
/s)
- Condiciones de contorno
Caudal de flujo
Los datos hidráulicos en régimen permanente se introducen en el gestor de datos de
flujo, al que accedemos:
- Edit______Steady Flow Data

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- Icono Edit/Enter steady flow data
Se nos abre la ventana correspondiente de la edición de los datos del flujo en régimen
permanente (Steady Flow Data), la cual consta de una línea de menús desplegables y
unos iconos de acciones y ventanas de introducción de datos.
Como en este caso sólo entramos un dato de caudal (10m3
/s), dejamos el valor de
Enter/Edit Number of Profiles en 1. Pasamos a la zona de introducción del dato de
caudal.
En ella es posible escoger el río, cauce y tramo en el que queremos introducir el dato
(en este caso no tenemos opciones que escoger). Además nos permite poder añadir
localizaciones de datos en secciones determinadas.
Para el ejemplo, sólo tenemos que introducir el dato de caudal en la ventana en
blanco… Además le cambiaremos el nombre al perfil PF mediante el menú:
- Options_____Edit Name Profile, con lo que se abre un ventana de diálogo para
actualizar el nombre de PF1 a T50 por ejemplo.
Condiciones de contorno
Seguidamente clicamos en el botón “Reach Boundary Conditions”, para introducir las
condiciones de contorno del tramo a modelar. Se abre la ventana de definición de
condiciones de contorno, donde podemos definir las condiciones de contorno en las
secciones aguas arriba y aguas abajo del tramo escogiéndolas de los cinco tipos
disponibles…
Para conocer cuando usar cada uno de ellos, te emplazo a la lectura del artículo de
blog. Como en este ejemplo tendremos flujo mixto, deberemos introducir condiciones
de contorno aguas arriba y aguas abajo.
Nos decantamos por el “Normal Depht”, con lo que nos pedirá que entremos las
pendiente aguas arriba y abajo (es decir la pendiente en tanto por uno entre las
secciones S5-S4 y S2-S1)… En el ejemplo las pendientes del canal son 2% y 0,2%
respectivamente.

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Una vez introducido el dato de pendiente, le damos a OK, y regresamos a la ventana
de Steady Flow Data.
Para terminar, le damos a Apply Data.
Salvar datos hidráulicos
Sólo nos queda guardar los datos hidráulicos definidos mediante el menú:
- File_____Save flow data
Se nos guarda en la misma ruta que el proyecto un archivo de extensión .f01.
SIMULACIÓN
Con los datos geométricos e hidráulicos definidos ya podemos crear el plan de
estudio, es decir efectuar la simulación del modelo, en régimen permanente.
Creación del plan de estudio
El plan de estudio es la simulación efectuada en un modelo compuesto por una
geometría y unos datos de flujo. Para ello accedemos al gestor de planes o
simulaciones, al que accedemos:
- Run______Steady Flow Analysis
- Icono Perfom Steady Flow Simulation
Se nos abre la ventana correspondiente de la edición de los planes en régimen
permanente (Steady Flow Analysis), la cual consta de una línea de menús
desplegables y unas ventanas y checks para definir los datos de referencia de la
simulación.
Cada plan o simulación se efectúa aplicando unos datos de flujo (Steady Flow File) a
una geometría (Geometry File). En este caso ya están escogidos por defecto los
únicos datos de los que disponemos.
Queda por establecer el régimen de cálculo, que como ya hemos comentado será
mixto, con lo que chequeamos la opción Mixed.

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Un detalle antes de salvar el plan… Hay que activar el cálculo del calado crítico… esto
se hace en:
- Options_____Critical Depth Output Option
Y marcamos la opción Critical Always Calculated.
Salvar el plan
Con todos los datos de la simulación establecidos, guardamos el plan o simulación, en
el menú:
- File_____Save plan
Se nos guarda en la misma ruta que el proyecto un archivo de extensión .p01.
Cuando guardamos nos pide un código identificador del plan o simulación que vamos
a realizar.
Ejecutar la simulación
Finalmente sólo queda realizar la simulación propiamente dicha del modelo. Para ello
le damos al botón Compute.
Aparece una ventana del progreso de la simulación, en la que se muestra información
sobre la misma y si ha sido realizada correctamente…

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Ya sólo nos queda comprobar los resultados.
RESULTADOS
La simulación ya se ha efectuado. Ahora queda comprobar los resultados obtenidos.
Para ello disponemos de distintas maneras de poder observarlos.
Visualización del perfil longitudinal
Normalmente lo primero que se suele mirar es el perfil longitudinal del tramo
estudiado. Lo podemos hacer mediante:
- View______Water Surface Profiles
- Icono View Prifles
Se nos abre la ventana donde se representa gráficamente el perfil longitudinal de la
simulación.
Podemos comprobar cómo, efectivamente, el régimen del flujo es mixto y que va
cambiando de supercrítico en los tramos de mayor pendiente a subcrítico en los más
planos.

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En el perfil podemos escoger las variables a representar, así como su formato y
escoger la apariencia de presentación de resultados (etiquetas informativas, marcas
de secciones, escalas, etc)
Visualización de secciones
Otra opción es revisar los resultados sección a sección. Esto lo conseguimos
mediante:
- View______Cross Sections
- Icono View Cross Sections
Aparece una ventana donde observamos una representación gráfica de una sección.
En este tipo de visualización, al igual que en el perfil, podemos escoger las variables a
representar y distintos formatos y apariencias.
Como novedad, se puede obtener una representación de la velocidad del flujo.
Visualización vista en 3d
Aunque para este ejemplo no se trata de la mejor forma de visualizar los resultados,
también se puede obtener una vista en 3D del tramo estudiado, mediante:
- View______X-Y-Z Perspective Plots
- Icono View 3D Multiple Cross Sections Plot
Se nos abre una ventana con una vista en 3D de tramo, en la que podemos variar el
punto de vista con los cursors de Rotation Angle y Azimut Angle.

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En este tipo de visualización, las personalizaciones de la vista son más limitadas.
Visualización de gráficos
Para régimen permanente podemos obtener gráficos de variables individuales o de
relación de variables.
Podemos crear gráficos de los valores de variables como velocidad, sección,
perímetro mojado y muchos más parámetros y variables hidráulicos:
- View______General Profile Plot
- Icono View General Profile Plot
Para poder obtener gráficos de relación entre variables (como por ejemplo calado vs
caudal) eligiremos la opción:
- View______ Rating Curves
- Icono View Computed Rating Curves

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Visualización de tablas
Existen dos tipos de tablas: por sección o listado de secciones.
Mediante la primera, para cada sección obtenemos una tabla de la que tendremos
información de variables hidráulicas de la misma, así como dividida y estructurada en
las tres partes que conforman la sección: LOB, Channel y ROB. Para ello:
- View______ Detailed Output Tables
- Icono View Detailed Output at XS, Bridges, …

15. CURSO DE HEC-RAS.
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En el segundo tipo, se nos presenta un listado de todas las secciones distribuidas por
filas y los resultados de variables agrupadas en columnas. Éstas son editables para
poder ver los resultados de las variables que nos interesen. Llegamos a esta tabla:
- View______ Profile Summary Table
- Icono View summary output table by profile

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ANOTACIONES Y APUNTES

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ANOTACIONES Y APUNTES

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ANOTACIONES Y APUNTES