La velocidad y el esfuerzo de corte inverso en dos secuencias consecutivas del tipo pozón-rápido a través del modelo numérico tridimensional Delft 3D-FLOW.

Abstract

La presente investigación utiliza resultados hidráulicos tridimensionales obtenidos mediante Delft 3D-FLOW para evaluar la ocurrencia de velocidad de fondo inversa y esfuerzo de corte inverso a través de dos secuencias consecutivas del tipo pozón-rápido formadas naturalmente, bajo distintos escenarios de caudal. La investigación toma lugar en el Rio Allipén, localizado en la zona sur de Chile (lat. 38°51'51.03"S, long. 71°46'10.75"O) Por lo tanto, se evaluaron las distribuciones espaciales de la velocidad y el esfuerzo de corte asociado a través de la morfología de un pozón-rápido para un rango de caudales. Perfiles verticales de velocidad obtenidos por medio de un correntómetro y alturas de superficie de agua obtenidas a través de la modelación hidráulica en Delft 3D-FLOW fueron utilizados para comparar las características del flujo entre los escenarios propuestos. En base a los resultados obtenidos, es posible decir que la velocidad de fondo inversa no ocurre al mismo caudal que el esfuerzo de corte inverso, con la velocidad inversa ocurriendo a un caudal menor. Los incrementos en el esfuerzo de corte de fondo están altamente relacionados con el incremento de las velocidades de fondo y la rugosidad, la diferencia relativa del esfuerzo de corte entre el pozón y el rápido disminuye a medida que aumenta el caudal. El esfuerzo de corte inverso no ocurre, pero la tendencia muestra que ocurrirá a caudales mayores que el bankfull y la velocidad de fondo inversa. Este estudio respalda el criterio unidimensional propuesto por Caamaño et. al (2009) que establece una serie de condiciones geométricas para la ocurrencia de la velocidad inversa. También confirma lo propuesto por Keller (1971) en el cual la velocidad inversa es responsable por el mantenimiento de la morfología de un pozón rápido. Finalmente, es posible establecer una relación entre el esfuerzo de corte inverso y la velocidad de fondo inversa por medio de la caracterización de la rugosidad. Al mismo tiempo fue posible profundizar en la ocurrencia de cada uno de estos fenómenos por sí solos.