LA AIREACION DEL FLUJO Y SU IMPLEMENTACION EN PROTOTIPO PARA LA MEJORA DE LA DISIPACION DE ENERGIA DE LA LAMINA VERTIENTE POR RESALTO HIDRAULICO EN DISTINTOS TIPOS DE PRESAS

2018

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Vallés Morán Francisco José

Las nuevas consideraciones a nivel mundial derivadas de los efectos del cambio climático y de las nuevas exigencias en seguridad y protección frente a inundaciones, conducen a escenarios de solicitación (hidráulica y estructural) más exigentes para nuestras presas. Así lo contempla el marco normativo actual y quedará reflejado en las NTS de Presas y Embalses. Los nuevos escenarios conducen a caudales mayores a los de diseño de estas obras hidráulicas. Según datos del MAGRAMA, más del 80 % de nuestras presas son anteriores a 1990. Por tanto, la mayoría están proyectadas con la Instrucción de 1967 y con una única avenida, la de 500 años de periodo de retorno (T). Según las recomendaciones técnicas hoy y las NTS a su entrada en vigor, la Avenida de Proyecto será la asociada a un T≥1000 años (presas de Cat. A o B); y además, se considera una Avenida Extrema, de T mínimo 5000 años para presas de fábrica (Cat. A o B). Para esta última, las NTS admiten un agotamiento parcial o total del resguardo lo que lleva, en el caso de las presas de fábrica, a considerar vertidos por coronación siempre que se justifique no comprometen la seguridad de la presa. Es clara la necesidad de revisión de la capacidad de los aliviaderos de nuestras presas para adaptarla a mayores caudales. También será necesario estudiar los efectos de tales vertidos por coronación, por la seguridad de la presa. En las soluciones de aumento de capacidad de aliviaderos, la parte más compleja es la obra de disipación de energía. Este proyecto propone el uso de la aireación forzada del flujo al pie de la rápida como medida para mejorar el funcionamiento hidráulico de estas obras, frente a caudales superiores a los de diseño y así facilitar su adaptación. El hecho de que la aireación mejora el comportamiento disipativo del resalto fue uno de los resultados del equipo en el Proyecto EMULSIONA (BIA2011-28756-C03-01-AR). Se demostró que los resaltos hidráulicos a partir de flujos emulsionados tienen una relación de calados conjugados menor, lo que posibilita una mejor adaptación de cuencos a mayores caudales, y que la longitud de los mismos es también menor, lo que redunda en el mismo sentido. En el análisis de la aireación de las láminas por sobrevertido, se obtuvieron resultados que permiten conocer el colchón de agua necesario para evitar erosiones a pie de presa que comprometan su seguridad. Para implementar estos resultados en prototipo, se necesita avanzar en la investigación de elementos (dientes de pie de rápida o escalonamientos parciales) que dispuestos de manera aditiva en presas preexistentes, permitan conseguir las condiciones óptimas de aireación. Éste es uno de los objetivos principales del proyecto que ahora se propone. Para poder extrapolar los resultados en el análisis de láminas por sobrevertido, se plantea en esta propuesta aumentar las velocidades incidentes del chorro para evitar efectos de escala y analizar situaciones similares a las de prototipo. La investigación completa plantea el análisis de ambos problemas desde un punto de vista global (teórico, experimental y numérico) para conseguir el logro de sus principales objetivos: facilitar la adaptación de presas de gravedad vertedero existentes, minimizar los efectos negativos debidos al vertido por coronación en presas bóveda, gravedad y cuantificar la mejora en la disipación de energía por la aireación natural y forzada del flujo y analizar sus repercusiones sobre el diseño de nuevas obras.