Hidráulica de Ríos

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Acceso Abierto
Algunas consideraciones sobre el cálculo de protecciones de márgenes en ríos
(2003-04) Loschacoff, Sergio; Brea, J. Daniel; Busquets, Marcela; Ormazabal, Patricio
En la actualidad se encuentran disponibles diversos sistemas para proteger márgenes de ríos o canales de los efectos erosivos causados por la acción de las corrientes. Un material tradicional es el Rip Rap o enrocado; a partir de una derivación de este tipo de protección, surgió hace muchos años la colchoneta tipo Reno, en la que el enrocado es confinado dándole mayor eficiencia. En estos últimos años se emplean en nuestro país otros sistemas como bloques de hormigón intertrabados y bloques adheridos a un geotextil. Todos estos tipos de coberturas tienen una gran aplicación en Argentina. Pilarczyk, en su fórmula derivada para el dimensionamiento de las coberturas sometidas a la acción de las corrientes, ha sido capaz de incluir diferentes sistemas de protección y también de considerar diversas variables que participan en la estabilidad de los mismos. El objetivo de este trabajo fue analizar la aplicación de las expresiones matemáticas de Pilarczyk para el Rip Rap, colchones Reno y mantas de bloques adheridos a geotextil, de modo de tratar de explicar algunas particularidades que surgen de su aplicación.
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Una alternativa de protección de márgenes en cursos fluviales
(2008-09) Amores, Gabriel E.; Brea, J. Daniel; Pittau, Marcos G.; Spalletti, Pablo D.; Salerno, Gustavo O.
El trabajo tiene como objetivo presentar los estudios efectuados para llegar al diseño hidráulico de un sistema de protección de costas sometidas a la acción de las corrientes en cursos de agua, utilizando una alternativa de elementos de protección a las tradicionales utilizadas para resolver este tipo de problemas en la Argentina. En efecto, los tipos más comunes de sistemas de protección de márgenes más utilizados en el país son los gaviones y colchones de alambre rellenos de piedra, las mantas de bloques de hormigón unidos a geotextiles, tablestacas metálicas y de hormigón, entre otros. En este caso se plantea un esquema que incluye terraplenes, tablestacas de vinilo, y bloques de hormigón vinculados a malla de alambre, cuyo conjunto configura una alternativa válida de protección en zonas con escasa disponibilidad de piedra. Los estudios para llegar a la configuración final de la obra proyectada incluyeron modelaciones matemáticas y físicas, que son también aquí presentadas.
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Análisis de los escurrimientos en territorio argentino de caudales provenientes del río Pilcomayo
(2009-11) Spalletti, Pablo D.; Brea, J. Daniel
En el presente trabajo se describe la dinámica de los procesos morfológicos en la zona de divagación de los aportes del río Pilcomayo en Argentina, derivados a través de las canalizaciones de repartición de caudales hacia territorio argentino y paraguayo. El manejo de las aguas requiere obras que mejoren la capacidad del sistema de desagüe y aumenten la protección contra inundaciones en sectores productivos y sitios poblados. En relación a ello se presentan, también, algunos aspectos relativos al proyecto de estas obras teniendo en cuenta la evolución temporal de la morfología del sistema de drenaje, y a las necesidades de mantenimiento y acondicionamiento de las mismas.
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Análisis de sensibilidad de algunos de los parámetros de cálculo de la evolución morfológica de ríos de montaña
(2002-10) Spalletti, Pablo D.; Brea, J. Daniel; Busquets, Marcela
En el presente trabajo se describe el modelo matemático unidimensional desarrollado en el Laboratorio de Hidráulica, que resuelve la hidrodinámica y la evolución de los procesos morfológicos de los cauces de ríos de montaña, cuyo fondo no puede considerarse de granulometría uniforme, debiéndose trabajar con formulaciones que permiten evaluar el comportamiento de lechos con sedimentos heterogéneos. Se presenta la metodología utilizada en su elaboración y se detallan las hipótesis básicas consideradas que permiten expresar el fenómeno mediante expresiones matemáticas sencillas. Para evaluar la sensibilidad de algunos de los parámetros que intervienen en las ecuaciones básicas (espesor de la capa de mezcla y exponente del coeficiente de protección-exposición), se realizaron series de corridas del modelo modificando los valores de los parámetros dentro de intervalos de variación posibles, y se compararon los resultados con los obtenidos en un ensayo en modelo físico a fondo móvil.
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Aplicación simultánea de modelos físicos y matemáticos al estudio de erosión en estribos de puentes
(2007-11) Spalletti, Pablo D.; Jaime, Patricia R.; Brea, J. Daniel; Rodríguez, Luis A.
En el presente trabajo se presenta el análisis del escurrimiento en torno a un sistema caracterizado por un terraplén y un estribo de un puente, diferenciando la forma en que se desarrollan los procesos de erosión por contracción y local. Para ello se compararon las observaciones en un modelo físico, con el que se obtiene la erosión total debida a los distintos tipos de socavación antes citados, con los resultados de un modelo matemático bidimensional integrado en vertical, en el que no pueden determinarse los procesos erosivos debidos a los vórtices inducidos por el estribo. Se presentan dos situaciones de ensayo para una estructura de 5,25 metros de largo, localizada en un canal de 8,40 metros de ancho, adoptándose tirantes de 25 centímetros y caudales de 200 y 385 litros por segundo. Tanto la construcción y operación del modelo físico como la implementación del modelo matemático están incluidas en el desarrollo de un proyecto de investigación financiado por la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica de Argentina.
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Avances, retrocesos y estancamientos sobre el conocimiento de los procesos fluviales del río Pilcomayo
(2011-11) Brea, J. Daniel; Spalletti, Pablo D.
Se presentan trabajos realizados con el fin de mejorar el conocimiento sobre el comportamiento hidrosedimentológico del río Pilcomayo en la zona de divagación. La cuenca del río Pilcomayo cubre un área de 290.000 km2, que se extiende sobre los territorios nacionales de Argentina, Bolivia y Paraguay. Las nacientes del río se ubican a unos 3.500 msnm, debiendo recorrer las aguas unos 1.000 km para llegar al río Paraguay. En la cuenca trinacional viven aproximadamente 1.500.000 habitantes. Considerado como uno de los ríos con mayor tasa de producción y transporte de sedimentos del mundo, el río Pilcomayo presenta un complejo comportamiento hidrosedimentológico y morfológico, que constituye su rasgo natural distintivo y debe ser estudiado en profundidad.
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Comportamiento de diferentes elementos de control de la erosión en márgenes fluviales
(2002-10) Brea, J. Daniel; Loschacoff, Sergio; Busquets, Marcela; Pérez, Fernando; Porri, Pablo
Se presentan los resultados obtenidos en un estudio comparativo de tres tipos de protecciones de márgenes frente a la acción de las corrientes: colchones de alambre rellenos de piedra, bloques de hormigón ligados a un geotextil, y bloques de hormigón intertrabados. Las comparaciones se efectuaron en referencia al comportamiento de cada tipo de protección ubicado sobre un talud deformable y al pie del mismo, al grado de acomodamiento de las distintas protecciones frente a la fosa de erosión localizada, y al valor de los coeficientes de rugosidad de Manning, según los materiales que las componen y para las configuraciones de colocación analizadas Los diferentes elementos de protección fueron proyectados de acuerdo a las fórmulas de diseño correspondientes en cada caso, para una misma solicitación, siendo colocados sobre las zonas a proteger de la forma especificada por cada fabricante, obteniendo de este modo una base comparativa común para todos los elementos analizados.
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Consideraciones sobre el diseño de obras sometidas a la acción de flujos densos
(2008-09) Brea, J. Daniel; Spalletti, Pablo D.; Jaime, Patricia R.; Herrera, Javier
La zona andina ubicada en la región noroeste de argentina, se caracteriza por la generación de importantes procesos de movimientos en masa activos que afectan importante infraestructura vial, agrícola, y fundamentalmente, petrolera y gasífera. El estudio de este tipo de fenomenología resulta pues de sumo interés en el campo de la ingeniería, tanto desde el punto de vista del conocimiento de los procesos, como del desarrollo de metodologías de diseño de obras sometidas a la acción de este tipo de flujos. En el presente trabajo se efectúan consideraciones y se presentan ejemplos sobre la experiencia adquirida en el diseño de umbrales de fondo para estabilizar lechos de ríos y protecciones de gasoductos sometidos a la acción de flujos densos. También, se presenta la aplicación del modelo numérico FLO-2D a uno de los problemas citados, como una contribución en la evaluación del grado de severidad de estos fenómenos, proporcionando información sobre las características que interesan en el diseño de medidas estructurales.
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Control de erosión de márgenes en zonas de conos de deyección el caso del río Pescado, Salta
(II Simposio Regional sobre Hidráulica de Ríos - RIOS 2005 – Neuquen, Argentina, 2005-11) Amores, Gabriel E.; Salerno, Gustavo O.; Brea, J. Daniel
El río Pescado, ubicado en la provincia de Salta, es uno de los mayores tributarios del río Bermejo, afluente del río Paraguay. Una de las características singulares del río Pescado es su alta carga de sedimentos en suspensión. El “Ingenio San Martín del Tabacal”, importante productor de azúcar del país, es adyacente a la margen derecha del río, en una longitud de aproximadamente 4 km. Durante los importantes picos de crecida, dicha margen del río se ve afectada por severos procesos erosivos, con importantes pérdidas de cultivos e infraestructura productiva. Diferentes propuestas de protecciones de márgenes fueron diseñadas para resolver el problema, seleccionándose finalmente un sistema de protección integral. La decisión sobre el sistema de protección seleccionado se tomó sobre la base de una serie de estudios básicos que incluyeron la evaluación de la producción de sedimentos, y una caracterización morfológica del área, completada con un modelo morfológico conceptual del río. En este contexto es de resaltar que la zona a defender se encuentra emplazada en el cono de deyección del río, lo que constituye una dificultad adicional al problema, ya que el río pierde su control lateral, dado por las montañas aguas arriba, cambiando su pendiente, dispersándose el flujo de agua sobre un ancho valle aluvial, que genera la deposición de sedimentos en forma de lóbulos.
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Control integral de la erosión en zonas de conos de deyección caso de estudio: río Pescado (salta)
(2011-11) Amores, Gabriel E.; Brea, J. Daniel; Relancio, Federico; Pittau, Marcos G.; Nardin, Alejandro R.S.
Los ríos, en el ápice de un abanico aluvial, presentan un comportamiento errático que hace dificultoso prever su evolución y así proyectar obras de control de erosión. El río Pescado, a la altura de la Ruta Nacional Nº50 tiene este tipo de comportamiento que amenazó parte de la infraestructura productiva y vial de la zona. Por ello, se realizaron sucesivas etapas de proyectos de control de erosión que concluyeron en el desarrollo de un proyecto integral. Este concepto contempló la aplicación de una defensa continua longitudinal con la incorporación de espigones tendientes a evitar el avance del río sobre las márgenes y captar el sedimento erodado para retenerlo en su las mismas. Lo ejecutado a la fecha ha demostrado un correcto funcionamiento a nivel morfológico para la crecida de enero de 2008, permitiendo un escurrimiento normal del caudal y un buen encauzamiento en el sector del puente de la RN50. Asimismo, las defensas se han integrado al paisaje fluvial a través del desarrollo de vegetación, y se constituyeron como margen efectiva del río.
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Diseño de un sistema de protección de márgenes en el río Paraná, Empedrado, Corrientes
(2009-11) Brea, J. Daniel; Spalletti, Pablo D.; Scaramellini, Marcelo
La tarea de proyectar y construir una obra de protección de márgenes en el río Paraná, en cualquier punto de su recorrido, representa todo un desafío para el ingeniero La magnitud del río, sus grandes caudales, hacen de este tipo de obras emprendimientos de ingeniería mayor. Esta situación se potencia si la obra de protección incluye espigones que ingresan en la corriente, con el fin de alejar las mayores velocidades de la línea de costa. Se presentan los estudios básicos realizados para el proyecto de la obra “Dragado y recomposición del cauce natural del río Paraná frente a la ciudad de Empedrado, provincia de Corrientes”. Dichos estudios consistieron básicamente en: análisis hidrológico, morfológico, hidráulico y sedimentológico, para finalizar con el proyecto de la obra. La misma consiste en la construcción de 3 espigones, ubicados con un ángulo de 45º respecto a la dirección media del escurrimiento en la zona, que se complementan con tareas de dragado del cauce entre la costa protegida y el islote que se ha desarrollado entre la costa de Empedrado y la Isla Ercilia, proyectado de forma tal de definir una nueva corriente principal alejada de la zona protegida. El objeto de la obra es controlar los procesos erosivos observados, que ponen en riesgo infraestructura edilicia y turística, permitiendo a la vez generar zonas de playa de uso público recreativo. En los puntos siguientes se describen los estudios realizados.
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En busca de una fórmula de transporte práctica
(2005-05) Pujol, Alfonso; Paterson, Agnes; Loschacoff, Sergio; Charette, V. Javier.
Es bien conocido que las mejores fórmulas de transporte aproximan los valores medidos por la mitad o el doble en un 70% a 80 %. Sin embargo, en la Ingeniería práctica un cálculo se considera adecuado cuando se aleja del valor medido dentro del 10 o 20 %. En una contribución anterior en la cual participaron la mayoría de los actuales autores (Pujol, Paterson y Charette, 2004) se modificó el coeficiente α = 0,1 de la fórmula de Engelund – Hansen para hacerlo variable con la función de transporte φt y de ese modo se logró calcular el transporte sólido de canales artificiales (ACOP y All American Canals) con un margen de error entre + 30 % y – 20 %. En la presente contribución se intenta perfeccionar la variación del coeficiente α cuando, por una parte se eliminan los datos que: 1) no corresponden a situaciones de equilibrio fluvial (permanencia de los flujos líquido y sólido) y 2) cauces de márgenes rígidas, en la medida que no reproduzcan una situación de márgenes erosionables (canales de laboratorio). Asimismo se incluyen algunos datos de ríos argentinos para los cuales es posible suponer que no tienen un suministro restringido de sedimento, limitada su capacidad de transporte por acorazamiento u ocultamiento, o transitan una situación de impermanencia.
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Erosión
(2011-11) Spalletti, Pablo D.; Brea, J. Daniel
En canales excavados en roca poco resistente o muy fracturada, frente a acciones dinámicas debidas a escurrimientos con velocidades elevadas, pueden desarrollarse efectos erosivos sobre las paredes y el fondo de la conducción. La estimación de estos procesos se realiza mediante métodos de análisis no tradicionales, que tienen en cuenta por un lado la resistencia del material de base, y por otro, el poder erosivo del agua a través de la tasa de disipación de energía o potencia del escurrimiento por unidad de superficie. En el presente trabajo se describe la metodología original de Annandale sobre la que se proponen ciertas modificaciones, para la estimación de la erodibilidad de materiales rocosos en canales, en torno a pilas y en saltos hidráulicos tanto sobre el fondo como en la pared frontal. Finalmente se muestran los resultados de una aplicación en el canal de derivación de Portezuelo Grande en la Provincia de Neuquén, mostrándose el acuerdo entre las estimaciones y las erosiones observadas, luego del funcionamiento de la obra con el pasaje del caudal de diseño.
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Erosión local en estribos de puentes – estudio experimental
(2007-11) Brea, J. Daniel; Spalletti, Pablo D.; Rodríguez, Luis A.
Los procesos erosivos en estribos en puentes de llanura, en los cuales los terraplenes de aproximación ocupan parte del cauce de los ríos, y que durante las crecidas son sometidos a la acción de corrientes de duraciones y magnitudes considerables, están siendo estudiados en el Laboratorio de Hidráulica del Instituto Nacional del Agua (INA) mediante la utilización de un modelo físico a fondo móvil. El objeto de este estudio es determinar, para distintas condiciones geométricas del estribo y su terraplén, la forma en que se desarrollan los procesos de erosión local, debida a los vórtices inducidos por la estructura, y los procesos de erosión por contracción en planta. El modelo físico consiste en un canal de 8,40 metros de ancho y 30 metros de largo, con un tramo en la dirección longitudinal de 8 metros a fondo móvil con arena, en el que se emplazaron las estructuras estudiadas. Se muestran los resultados de los ensayos para estribos verticales y extremo redondeado, con su eje longitudinal ubicado perpendicularmente a la dirección de flujo. Las longitudes de terraplén adoptadas fueron de 5.15 y 3.15 metros, y se estudiaron para diversas condiciones de caudales y tirantes. A partir de los resultados obtenidos se realizaron comparaciones respecto a otras investigaciones realizadas en el tema, y a las fórmulas y metodologías tradicionales de cálculo utilizadas para la determinación de la profundidad de las fosas de erosión en estribos de puentes.
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Erosión local en estribos verticales - aplicación simultánea de modelos físicos y matemáticos
(2008-09) Spalletti, Pablo D.; Jaime, Patricia R.; Brea, J. Daniel; Rodríguez, Luis A.
En el presente trabajo se presenta el análisis del escurrimiento en torno a un sistema caracterizado por un terraplén y un estribo de un puente, diferenciando la forma en que se desarrollan los procesos de erosión por contracción y local. Para ello se compararon las observaciones en un modelo físico desarrollado en el Laboratorio de Hidráulica del INA en un canal de 8,40 metros de ancho con el que se obtiene la erosión total debida a los distintos tipos de socavación antes citados, con los resultados de un modelo matemático bidimensional integrado en vertical (RMA2 con el módulo SED2D), en el que no pueden determinarse los procesos erosivos debidos a los vórtices inducidos por el estribo. Se han realizado ensayos con tres grados de contracción, tres caudales y dos tirantes. Tanto la construcción y operación del modelo físico como la implementación del modelo matemático están incluidas en el desarrollo de un proyecto de investigación financiado por la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica de Argentina.
Acceso Abierto
Erosión local en pilas de puente complejas
(2009-11) Spalletti, Pablo D.; Brea, J. Daniel
Con el objeto de estimar la erosión local en las pilas del puente Goya-Reconquista proyectado sobre el río Paraná, las que están conformadas por grupos numerosos de pilotes, se llevaron a cabo una serie de ensayos en el Laboratorio de Hidráulica del Instituto Nacional del Agua, en un canal de 30 metros de largo, 2 de ancho y 1 de profundidad, con carbón mineral como material en el lecho móvil. Debido a la escasez de información relativa a la erosión en pilas compuestas por múltiples elementos, especialmente cuando están construidas o proyectadas en grandes ríos, los resultados obtenidos para grupos de entre 9 y 46 pilotes no sólo son importantes para evaluar la forma de las fosas de erosión y las socavaciones máximas para las condiciones geométricas e hidráulicas estudiadas, sino que son únicos en el análisis de este tipo de problemas.
Acceso Abierto
Erosiones locales y por contracción en puentes en planicies
(2003-04) Spalletti, Pablo D.; Brea, J. Daniel; Cardini, Julio C.
El presente trabajo constituye un intento por aclarar, desde el punto de vista de los autores, qué se entiende por erosión por contracción y qué por erosión local, y cómo es el desarrollo de estos fenómenos en puentes localizados en valles de inundación. Se ha analizado cómo se alcanza la configuración final del lecho en casos particulares, ante el pasaje de crecidas a través de puentes cuyos estribos presentan taludes protegidos, a partir de la aplicación de modelos matemáticos bidimensionales y de la observación en modelo físico del desarrollo y localización de los vórtices responsables de la erosión local. Finalmente, se presentan recomendaciones para el cálculo de la socavación máxima en este tipo de puentes, en la que no se consideran expresiones para cuantificar la erosión local por estribos.
Acceso Abierto
Escurrimiento bajo geotextiles expuestos a corrientes
(2012-09) Spalletti, Pablo D.; Brea, J. Daniel; Porri, Pablo; Fracassi, Gerardo
Para el diseño de protecciones contra la acción de corrientes, debe conocerse o estimarse la velocidad del flujo debajo del filtro geotextil, que tiene suma importancia a la hora de analizar la estabilidad de la estructura frente al acarreo del material de asiento. Sin embargo, prácticamente no hay investigaciones donde se caractericen dichos escurrimientos. Para evaluar estos procesos Maccaferri S.A. solicitó al Laboratorio de Hidráulica del INA, una serie de estudios, en un canal de ensayo en escala de prototipo, cuya primera etapa, que es la que se describe en el presente trabajo, consistió en el estudio de mantas geotextiles no tejidas en polipropileno sometidos en forma directa a la acción de corrientes. En el modelo físico se estudió, para diferentes tirantes, caudales y materiales tejidos, el escurrimiento sobre mantas colocadas sobre un fondo de arena, y el flujo inducido por debajo de la cubierta permeable y por encima del suelo saturado de base. En cada experiencia se caracterizó el perfil completo del escurrimiento sobre la cubierta, determinando también las velocidades en cercanías del fondo, las velocidades del flujo desarrollado por debajo del geotextil y la relación entre las velocidades por arriba y debajo de la manta.
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Estabilización del lecho en ríos con altas tasas de transporte de sedimentos
(2005-11) Brea, J. Daniel; Spalletti, Pablo D.
En ríos de montaña con altas tasas de transporte de sedimento, se ha observado que la construcción de conjuntos de diques separadas una distancia relativamente corta, no es la mejor solución estructural para la estabilización del lecho, siendo obras costosas que en un corto lapso de tiempo pueden dejar de satisfacer su función original, es decir, la de reducir la pendiente del fondo en el segmento sistematizado. En el noroeste de la Argentina, existen varios ríos con fuerte pendiente y con procesos de producción de sedimentos de gran magnitud, en los cuales la estabilización por umbrales o crestas situadas a nivel del lecho, localizadas de acuerdo a un análisis morfológico, es un alternativa eficaz y de menor costo.
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Estudio de erosión local en pilas cuadradas
(2011-11) Serra, Juan M.; Brea, J. Daniel; Spalletti, Pablo D.
Los procesos erosivos en torno a pilas cuadradas, con separaciones del flujo bien desarrolladas en sus aristas vivas, son complejos y por ello difíciles de predecir, lo que se suma a la escasez de información relativa a este tema. Por ello, los estudios en modelo físico constituyen herramientas útiles para mejorar el conocimiento de este tipo de fenómenos. En este trabajo, se presentan los ensayos realizados en modelos físicos a fondo móvil de erosión local en pilas cuadradas que se han llevado a cabo en los últimos años en el Laboratorio de Hidráulica del Instituto Nacional del Agua. Para las citadas experiencias se caracterizan los procesos erosivos locales, se analiza la evolución temporal de la erosión en puntos de referencia, se describen las fosas de erosión desarrolladas durante los ensayos y se comparan las socavaciones máximas registradas en los modelos con las obtenidas a través de las fórmulas de estimación más utilizadas. Además, se han comparado los ensayos realizados con estudios de erosión para pilas circulares.

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