Manual de diseño y guía de cálculo de canales escalonados (disipadores de energía) para obras propuestas o existentes que se encuentren comprometidas por corrientes de agua, a fin de disminuir la energía en las zonas descarga y evitar socavación

Abstract

RESUMEN: El incremento acelerado en el desarrollo urbano al igual que la generación de proyectos de infraestructura a nivel nacional con el fin de dinamizar el empleo, la inversión y la competitividad, requieren de obras hidráulicas que permitan un buen funcionamiento de la estructura y garanticen seguridad tanto de la obra como de las personas que hacen uso de esta, sobre todo porque la gran mayoría intervienen zonas montañosas. Bajo este escenario se requiere la construcción de obras hidráulicas que capten, conduzcan y entreguen de forma segura el agua que escurre por las laderas, evitando que se generen erosión y afectaciones en los diferentes elementos que componen el entorno, ya sea obras, cauces entre otros. Por lo anterior como un aporte desde la academia en convenio con la empresa HIDRYCAS S.A.S, se planteó el objetivo de realizar un manual y guía de cálculo para el diseño de canales escalonados que sirva como apoyo en diversos proyectos a usuarios afines con el área de la hidrología y la hidráulica, planteando una metodología amigable y dinámica para facilitar la toma de decisiones donde se indica paso a paso las fórmulas, variables y parámetros que se deben tomar en cuenta para el diseño de canales escalonados. Durante el desarrollo se pudo observar la influencia de las dimensiones geométricas como altura de escalón y ancho del canal en el comportamiento del flujo al interior del canal y las bondades en cuanto a la disipación de energía de este tipo de obras. En relación con los resultados se pudo concluir que el régimen de flujo rasante es el más recomendado para el diseño de los canales escalonados no solo por la disipación de energía que se brinda a lo largo de todo el canal sino porque se genera en condiciones de alta pendiente y evita que se produzca riegos de cargas hidráulicas máximas e inestabilidades hidrodinámicas.

ABSTRACT: The accelerated increase in urban development as well as the generation of infrastructure projects at the national level in order to stimulate employment, investment and competitiveness, require hydraulic works that allow a good functioning of the structure and guarantee safety of both the work and the people who make use of it, especially since the vast majority are involved in mountainous areas. Under this scenario, the construction of hydraulic works that capture, conduct and safely deliver the water that runs down the slopes is required, preventing erosion and damage to the different elements that make up the environment, whether works, channels, among others. Due to the above, as a contribution from the academy in agreement with the company HIDRYCAS SAS, the objective of making a manual and calculation guide for the design of stepped channels that serves as support in various projects for users related to the area of hydrology and hydraulics, proposing a friendly and dynamic methodology to facilitate decision making where the formulas, variables and parameters that must be taken into account for the design of stepped channels are indicated step by step. During the development, it was possible to observe the influence of geometric dimensions such as step height and channel width on the behavior of the flow inside the channel and the benefits in terms of energy dissipation of this type of works. In relation to the results, it was possible to conclude that the grazing flow regime is the most recommended for the design of stepped channels, not only because of the energy dissipation that is provided throughout the entire channel, but also because it is generated in conditions of high slope and prevents risk of maximum hydraulic loads and hydrodynamic instabilities from occurring.