Hidráulica de Obras

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Acerca de la longitud de transición aguas abajo de disipadores a resalto en obras de baja caída
(2007-11) Romagnoli, Martín.; Lopardo, Raúl A.
Se presenta una investigación experimental en laboratorio acerca de la longitud de transición aguas abajo de resaltos hidráulicos libres de bajo número de Froude. Para tal fin se ha utilizado un micro velocímetro acústico Doppler (ADV) para efectuar mediciones de velocidades instantáneas en el plano vertical central de un canal rectangular sobre una zona comprendida desde el fin del resalto hasta alcanzar el régimen uniforme en canales abiertos. Basados en observaciones del comportamiento del campo medio de velocidades y de intensidades de turbulencia relativas, el régimen uniforme aguas abajo de un resalto hidráulico libre con número de Froude de ingreso 2 < F1 < 5, alcanzaría a desarrollarse completamente a una distancia aproximada, desde el pie del resalto, de 20 veces (z2-z1). Sin embargo, a los efectos prácticos, la “zona de transición” que requeriría de protecciones aguas abajo de un cuenco disipador a resalto estaría comprendida desde el fin del cuenco, que protege habitualmente un tramo de longitud 6 (z2-z1) hasta una distancia de 16 a 20 veces (z2-z1), de acuerdo con los riesgos a asumir y la calidad del terreno a proteger.
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Análisis dimensional de presiones fluctuantes bajo resalto hidráulico libre y estable
(2008-09) Lopardo, Raúl A.; Marques, Marcelo G.; Trierweiler Neto, Edgar F.; Romagnoli, Martín
El presente trabajo pretende uniformizar los criterios de presentación de resultados experimentales de presiones fluctuantes bajo resalto hidráulico, considerando que el habitual parámetro C’p presenta interés conceptual en cuanto implica la proporción de energía cinética que ingresa al resalto que se traduce en fluctuación de presiones mientras que el otro, relación entre el rms de amplitudes de fluctuación y la presión media sobre el fondo en la sección inicial permite ordenar los datos experimentales de forma más adecuada, mostrando con mayor claridad la influencia en las curvas de los diferentes números de Froude de ingreso. Se propone además utilizar el “salto” z2 – z1 para adimensionalizar la distancia x medida desde el inicio del resalto, pues permite apreciar mejor la zona de decaimiento de la intensidad de turbulencia, sin caer en la comparación con lo que sería la longitud “teórica” del resalto que, con experiencias de decaimiento de turbulencia efectuadas con ADV, no parece ser físicamente correcta. Se presentan además resultados de valores extremos de amplitudes negativas con diversa probabilidad de ocurrencia, destacando p’0.1%, que se recomienda para definir con datos de laboratorio la “tendencia a la cavitación por pulsos de presión”.
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Aspectos hídricos en la formulación de una propuesta ecoturística
(2005-05) Lopardo, Fernando M.; Seoane, Rafael S.; Lopardo, Raúl A.
Ante la factibilidad de la implementación del ecoturismo como alternativa básica para el desarrollo de la región de los Saltos y Cascadas de la provincia de Misiones, se ha considerado de interés observar la influencia de los diversos aspectos hídricos sobre el condicionamiento y acciones de una propuesta de ecoturismo, naturalmente muy vinculada a la presencia del agua. El proyecto tiene como destino focal la mejora de la calidad de vida de los pobladores, evitando la emigración a polos negativos de atracción, donde aumenta la posibilidad de delincuencia, marginación y pérdida de una identidad grupal. Ellos serían los beneficiarios del proyecto y los encargados de defender y transmitir a los visitantes el cuidado de su entorno y los aspectos particulares de su cultura. Dentro de los aspectos importantes en las que está presente el agua y que se desarrollan en este trabajo, pueden mencionarse los siguientes: a) la belleza paisajística del salto de Moconá está directamente vinculado con los niveles hidrométricos observados en el río Uruguay, pues para caudales elevados prácticamente el desnivel pierde relevancia; en virtud de lo señalado, es necesario establecer la probabilidad de ocurrencia de tal tipo de limitación, así como si existen épocas del año particularmente recomendables para la visita turística en función de la probabilidad de lluvias y temperaturas; b) la influencia de las características hidrometeorológicas de la zona, de muy alta pluviosidad, permiten evaluar posibles indicadores para seleccionar épocas del año más desfavorables y estudiar la necesidad de asegurar la transitabilidad de algunas rutas hacia las regiones donde se establecerán los turistas; c) la presencia de otros saltos de la región del "corredor verde" de la provincia de Misiones, entre otros Salto Encantado, Salto Bonito, Salto Golondrina y Salto Turumá y a balnearios sobre el río Uruguay; d) los paseos fluviales por el río Uruguay y excursiones de pesca deportiva “con devolución de especies” e) la necesidad de analizar las posibilidades de servicio de agua potable y desagües cloacales para las comunidades de la zona, que cuentan con condiciones francamente deplorables, con los índices más desfavorables a nivel nacional.
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Derrame de petróleo en la costa de un estuario: el caso Magdalena
(2009-11) Lopardo, Raúl A.; Angelaccio, Carlos M.
El 15 de enero de 1999, en el río de la Plata, frente a las costas de Magdalena, colisionaron el buque tanque petrolero “B/T Estrella Pampeana” y el portacontenedores B/M Sea Paraná. A causa del impacto, se derramaron 5.300 metros cúbicos de petróleo, que derivaron hasta impactar con las costas de Magdalena contaminando treinta kilómetros de costa y generando el ingreso de hidrocarburo, particularmente en la zona de arroyos y humedales costeros, hasta dos kilómetros tierra adentro. El presente artículo tiene como objetivo general presentar las características del estudio realizado por el Instituto Nacional del Agua para efectuar la caracterización del estado de contaminación, la identificación y valoración cualitativa de impactos negativos sobre los factores bióticos y socioeconómicos de la región. La singularidad del presente trabajo se basa en dar a conocer, por una parte, el desarrollo de actividades técnicas con escasa cantidad de antecedentes por haberse desarrollado en ambientes de estuario de agua dulce, donde la dinámica de evolución de los contaminantes resulta singularmente compleja. Por otra, por el alto grado de sostenibilidad jurídica alcanzado por los resultados, que permitieron utilizar evidencia técnica no cuestionable.
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Erosión local aguas abajo de un disipador a resalto con insuficiente nivel de restitución
(2003-04) Lopardo, Raúl A.; Casado, José M.; Lopardo, María Cecilia
La discontinuidad de flujo sedimentológico producida por la presa de Río Hondo ha generado una progresiva degradación del lecho fluvial aguas abajo de la obra, decreciendo el nivel del cauce en tres metros respecto de la situación original. El estudio hidrodinámico demuestra que para los caudales analizados sobre el diente final se produce escurrimiento crítico. La erosión local aguas abajo de esta obra fue analizada: a) considerando la erosión debajo de un chorro plano horizontal, b) como erosión local aguas abajo de una platea convencional de disipación a resalto y c) como caso de erosión aguas abajo de salto de esquí. Se constató el comportamiento de las fórmulas empíricas mediante comparación de sus resultados con mediciones en prototipo para un caudal Q = 1400 m3/s. Se propone una metodología no convencional de estimación de la erosión basada en que si bien la estructura es un cuenco amortiguador con elementos de disipación forzada, la presencia de flujo crítico sobre el diente final produce una nueva condición hidrodinámica, en la que el flujo acelerado impacta sobre el lecho como un chorro sumergido, similar a un salto de esquí, cuya carga debe calcularse como la energía propia del escurrimiento sobre el diente final.
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Estabilidad de enrocados aguas abajo de disipadores a resalto
(2005-11) Lopardo, Raúl A.; Casado, José M.
Tomando como punto de partida el estado actual del conocimiento acerca de las velocidades y presiones fluctuantes que se generan en flujos macroturbulentos aguas abajo de disipadores a resalto hidráulico se analizan los órdenes de magnitud de solicitaciones instantáneas en relación con la dimensión representativa de enrocados de protección de lechos fluviales. Para tal fin se utilizan los resultados de intensidades de turbulencia calculados a partir de presiones fluctuantes medidas en el lecho de un cuenco amortiguador a resalto, pudiendo tomarse en consideración el caso de resalto libre o sumergido. Los resultados de diámetros estables resultan función del número de Froude de ingreso al resalto y la sumergencia del mismo. Se efectúa un estudio comparativo de los diámetros representativos estables estimados para canales con turbulencia normal y los obtenidos para resistir los valores instantáneos que se presentan en flujos macroturbulentos. Se demuestra que para un dado número de Froude incidente y diferentes velocidades los valores de diámetros estables obtenidos a partir de los manuales de diseño convencionales están claramente del lado de la inseguridad.
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Hacia una hidroelectricidad responsable
(2005-05) Lopardo, Raúl A.; Casado, José M.
El uso de fuentes renovables ha sido ya ampliamente reconocido como la alternativa más viable para solucionar los problemas asociados a la combustión térmica convencional de combustibles fósiles, tales como la ineficiencia operacional, el agotamiento de reservas limitadas y el aumento de la contaminación ambiental. A pesar de que la energía hidroeléctrica es la más utilizada energía limpia y renovable, que puede reemplazar a los combustibles fósiles aún para generación de grandes potencias y ser la energía primaria más eficiente para la producción de electricidad, diversos motivos la han sistemáticamente alejado de su consideración como alternativa válida para etapas como la actual de la Argentina, que debe hacer frente a limitación de reservas de combustibles fósiles en plazos muy cortos. Antes se consideraba que los servicios de hidroelectricidad, irrigación, suministro de agua, y control de inundaciones, eran suficientes para justificar las importantes inversiones que se realizaban para la construcción de presas, y a menudo se citaban también otros beneficios, como el impacto de la prosperidad económica en una región, debido a las nuevas cosechas múltiples, la electrificación rural, el efecto turístico de los embalses y la expansión de infraestructuras físicas y sociales como carreteras y escuelas. Los beneficios se consideraban evidentes, y cuando se los comparaba con los costos de construcción y operación, en términos económicos y financieros, parecían justificar que las presas eran la alternativa más competitiva. Sin embargo, opositores a estas obras señalan hoy sus impactos adversos, como la carga del endeudamiento, los sobrecostos, el desplazamiento de personas, la destrucción de ecosistemas y recursos pesqueros, la inequitativa distribución de costos y beneficios y hasta el incremento de la corrupción. En el presente trabajo se intenta revalorizar la importancia de un adecuado plan de desarrollo hidroeléctrico en la Argentina, capaz de contribuir al bienestar nacional, siempre que se inscriban las obras dentro del criterio universalmente aceptado de desarrollo sustentable, asignando costos a sus impactos, asegurando las medidas de mitigación y control y difundiendo su conocimiento de la Sociedad en tiempo y forma los alcances, beneficios y eventuales problemas de cada proyecto.
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El impacto ambiental de las obras hidráulicas y el fundamentalismo ultraecologista
(2002-10) Lopardo, Raúl A.
Las obras hidráulicas son indispensables no sólo para el desarrollo sino para el mantenimiento de la calidad de vida del ser humano, por lo que no es coherente negarse a materializarlas, sino que es necesario hacer el máximo esfuerzo para que los aspectos adversos sean en lo posible eliminados o disminuidos a grados aceptables y así evitar deformaciones significativas para el ambiente. La atención de los estudios y las críticas de ciertos grupos “ultraecologistas” están orientadas hacia las grandes presas, a las que consideran enemigas de la sociedad. Sin embargo, ejemplos de degradaciones ambientales sumamente serias ocasionadas por obras de aparente menor importancia sugieren de extender a ellas también el necesario estudio de impacto ambiental. Tanto para obras hidráulicas importantes como para los pequeños aprovechamientos hay que estimular los estudios cuantitativos serios acerca de la incidencia sobre el ambiente. Además, es necesario que el diseño de los aprovechamientos hidroeléctricos sea efectuado por ingenieros con concepto ambiental, con visión holística del tema, con una adecuada formación transdisciplinaria.
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Intensidad de turbulencia en resaltos sumergidos
(2012-09) Lopardo, Raúl A.; De Dios, Mariano
El escurrimiento interno en el resalto hidráulico es esencialmente impermanente y se encuentra sujeto a fluctuaciones macroturbulentas de presión y velocidad de carácter aleatorio. El Laboratorio de Hidráulica del INA ha desarrollado una prolongada serie de investigaciones acerca del campo de presiones instantáneas en la base de resaltos libres, sumergidos y forzados mediante la medición con transductores de presión y recientemente determinaciones de velocidades instantáneas utilizando la técnica de ADV. A partir de estos últimos datos se ha propuesto una relación práctica entre intensidad de turbulencia en la cercanía del lecho y el coeficiente C’p de presiones fluctuantes. El estudio experimental del campo de presiones instantáneas permitió así obtener diversos parámetros estadísticos de amplitud y frecuencia, pero en el presente trabajo sólo se han considerado los valores de fluctuación media cuadrática (desvío estándar) de las amplitudes de presiones y velocidades. De acuerdo con anteriores experiencias ya consolidadas, los ensayos se desarrollaron para números de Reynolds incidentes R1 por encima de 105 y alturas de ingreso al resalto h1 mayores de 3 cm. Los números de Froude incidentes variaron entre F1 = 3 y F1 = 6, con coeficientes de sumergencia desde S = 0 (resalto libre) a S = 0,6 (con elevada sumergencia).
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Modelos físicos de ataguías de enrocado en el laboratorio de Hidráulica del INA
(2011-11) Lopardo, Raúl A.; Bacchiega, J. Daniel
La investigación sobre hidrodinámica de enrocados en el INA surgió de los estudios sobre modelo físico del cierre del río Uruguay para la construcción de Salto Grande y tuvo un aporte sustantivo, pues generó la independencia tecnológica en ese tema, permitiendo que un equipo argentino pudiera desarrollar exitosamente en el país los estudios sobre modelo físico de cierre y desvío de cauces fluviales en proyectos de la envergadura de Salto Grande, Arroyito, Alicura, Corpus, Piedra del Águila y Yacyretá, sobre el que se efectúa un breve resumen. En la actualidad, el estudio sobre modelo de cierre del río Bío Bío para la construcción de la presa de Angostura, en Chile, con un cauce estrecho y complejas condiciones hidrológicas demuestra la vigencia de esta especialidad y la importancia de la experiencia acumulada en el laboratorio con uso de materiales naturales y artificiales. Los estudios sobre modelo físico de construcción de ataguías bajo agua han permitido no sólo dar condiciones de seguridad en esta etapa crítica de la construcción de grandes presas, sino además en la mayoría de los casos han conseguido reducir los costos de obra, utilizando materiales adecuados para cada caudal en diferentes puntos de la ataguía que se construye.
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Pérdida de energía y tendencia a la cavitación en vertederos escalonados
(2005-05) Lopardo, María Cecilia; Bacchiega, J. Daniel; Fattor, Claudio A.; Lopardo, Raúl A.
En una anterior publicación se presentó un estudio acerca del “estado del arte” en el diseño y construcción de vertederos escalonados, tomando en consideración su notable grado de preferencia en el mundo para servir como sistema de alivio de presas construidas con hormigón compactado a rodillo. En esa oportunidad se dejaron abiertos como temas de investigación y desarrollo dos aspectos fundamentales: a) la pérdida efectiva de energía a lo largo del vertedero y su influencia en la disminución de la longitud de cuenco amortiguador y b) el problema del caudal específico máximo, limitado por la mayor parte de los autores a no más de 25 m2/s, en virtud de que con las técnicas clásicas de predicción para valores más elevados podrían presentarse daños por cavitación. En el tiempo transcurrido otros autores han desarrollado experiencias que permiten acercar información acerca de la pérdida de energía sobre vertederos con pendientes 1:1 y 1:0,75, pero por la metodología de determinación utilizada se requiere su confirmación experimental más precisa. Por otra parte, en la bibliografía ya existen ejemplos de presas reales cuyos aliviaderos en escalones sufrieron crecidas de caudales específicos varias veces superiores al límite supuesto sin sufrir el menor daño por cavitación. En virtud de lo expuesto, y ante la posibilidad de que en Argentina se proyecte el primer vertedero de este tipo, se considera importante presentar un ejemplo práctico de aplicación del método de diseño clásico, que permite ilustrar el tema con valores numéricos, dando como resultado una obra que cumple con todas las condiciones de los actuales criterios de proyecto. Por otra parte, entendiendo que las nuevas experiencias de laboratorio y observaciones de prototipo hacen pensar que las condiciones impuestas para el diseño de vertederos escalonados son exageradamente conservadoras, se presenta un proyecto de investigaciones experimentales que se estima podrá contribuir a extender los criterios a casos que exceden los límites actuales.
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Procesos de inundación en ciudades ribereñas
(2008-09) Bacchiega, J. Daniel; Lopardo, María Cecilia; Barrionuevo, H. Daniel; Lopardo, Raúl A.
El presente trabajo tiene como objetivo exponer, en términos generales, la problemática de las ciudades ribereñas, muy comunes en América Latina en general y en la República Argentina. Se analizan las causas y consecuencias que se generan a partir de la progresiva ocupación de valles de inundación de los ríos y arroyos. Se establece una metodología para un análisis integral de la problemática, estableciéndose pautas para el desarrollo de un diagnóstico que permite la identificación de sectores de riesgo y la valoración de aspectos vinculados a distintos niveles de afectación, desde la vida humana hasta procesos de contaminación asociados. Se establecen pautas para la planificación de medidas de mitigación tanto estructurales como no estructurales, considerándose, como caso testigo, la aplicación de la metodología presentada a los procesos de inundación sufridos por la ciudad de Pergamino, Provincia de Buenos Aires, República Argentina.

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