Influencia de vertederos proporcionales tipo logarítmicos sobre las características hidráulicas de flujo, mediante modelo físico y numérico.

Abstract

El presente proyecto de investigación cuyo título es: “Influencia de vertederos proporcionales tipo logarítmicos sobre las características hidráulicas de flujo, mediante modelo físico y numérico”, se desarrolló teniendo como objetivo principal determinar la influencia de vertederos proporcionales tipo logarítmicos (Vertedero Sutro y Cuadrático) en las características hidráulicas tales como tirante, velocidad, número de froude del flujo transcurrido por un canal rectangular, aplicando los modelos tanto físico como numérico, con los parámetros importantes que son caudal de diseño y pendiente; este tipo de vertederos son utilizados por lo general en los sistemas de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales(PTAR), observando y analizando a nivel experimental los tirantes, velocidades y número de froude; para lo cual los modelos físicos se realizarán ensayos de cada vertedero en el Laboratorio de Hidráulica de la E.P. de Ingeniería Civil - Huancavelica y las simulaciones numéricas fueron realizadas mediante el software de distribución libre OpenFOAM, siendo ésta una herramienta para la Dinámica de Fluidos Computacional(CFD). La investigación es de tipo Aplicada, nivel explicativo, con método experimental y diseño cuasi - experimental; realizado en un canal rectangular y vertederos proporcionales de material acero inoxidable, teniendo parámetros de caudales y pendientes; utilizando agua tratada en todo el proceso experimental físico; a través de la observación y medición se recopiló toda información primordial para realizar los modelamientos físicos y numéricos y así obtener las características hidráulicas del flujo, para un posterior análisis de influencia. Asimismo, debido a la magnitud de sus dimensiones de la investigación, se realizó las mediciones en cinco puntos del canal denominados puntos de control, tanto aguas arriba y aguas abajo respecto a la ubicación del vertedero; realizando la medición con caudales de: 10 m3/h, 30 m3/h, 50 m3/h, 70 m3/h, 90 m3/h y pendientes: de 1 % y 2 %; se determinó sus características hidráulicas: tirante, velocidad y número de froude, en los cinco puntos de control, verificando la variación por cada tipo de vertedero; para método numérico se consideró las mismas condiciones y puntos de control, utilizando el software OpenFOAM; se realizó 40 ensayos para la medición en los puntos de control; se procesaron los datos del laboratorio y modelo numérico para su análisis estadístico, utilizando el método de Kolmogorov-Smirnov de dos muestras para la normalidad de datos y ANOVA de tres factores para determinar la significancia. Finalmente, se tuvo como resultados que las características hidráulicas de flujo en el grupo experimental con respecto al grupo de control tienen una diferencia significativa tanto en el modelo física como numérico; concluyendo que los vertederos proporcionales tipo logarítmicos influyen significativamente sobre las características hidráulicas de flujo.