Juan Tirado Alumno de Ingeniería Civil PUCV

En la Pantalla principal de Hec-Ras aparecen las siguientes opciones.

Es importante que al comenzar un nuevo proyecto se cambien la simbología de las números decimales ya que Hec-Ras reconoce las decimas con un punto “.” No con coma “,”. Una vez hecho este cambio, se deben modificar las unidades al sistema en que se quiere trabajar, esto se hace en el menú principal, Options, Unit system.

Definidas las unidades del proyecto en primera instancia se debe asignar un nombre al proyecto, esto se ejecuta en el menú principal File

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El siguiente paso es establecer la geometría del cauce. Hec-Ras pide como dato de entrada una línea simbólica que representa un tramo del rio en el cual se defina el nombre del rio y el nombre del tramo que se esta modelando. Pulsando el dibujo de geometría indicado en la primera figura nos re direccionará a la siguiente pantalla.

Con la opción River reach se puede comenzar a dibujar la línea que servirá como primer bosquejo del rio, no importa como se dibuje ya que esta se ira modificando después al ingresar las secciones transversales. Se parte dibujando el tramo del rio con un click y para darle termino doble click, al terminar de dibujar la línea aparece el siguiente cuadro de dialogo.

En el cual se debe ingresar el nombre del rio y el tramo que se esta modelando.

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En el pestaña Edit es posible:

· Cambiar el nombre del rio · Mover objetos · Añadir o eliminar puntos de un

tramo · Editar objetos · Eliminar tramos · Modificar trazado de los

tramos (cambiar la dirección de la corriente)

En la pestaña Tools es posible:

· Interpolar Secciones transversales de a lo largo de todo el tramo o entre dos secciones transversales.

· Canalización (encauzamientos) · Introducir un encauzamiento en la XS · Edición gráfica de XS · Invertir los puntos de una XS · Filtrar puntos en una XS · Fijar espesor de sedimentos fijo · Ajustar cotas del fondo de todo un

tramo · Modificar las coordenadas del

esquema

Después de introducir el dibujo esquemático del río se introducen las secciones transversales y datos de estructuras hidráulicas.

Presionando el botón Cross Section se activa el editor de secciones transversales. Este editor se muestra en la siguiente imagen. Cada sección transversal tiene un River name, Reach name (nombre del tramo), River Station y Description. Los identificadores de River,Reach y River Station se utilizan para describir donde está ubicada la sección transversal en el río. El identificador de River Station no tiene por que ser la estación real del río (kilómetros) en la cual la sección transversal está situada, pero tiene que ser un valor numérico (ej., 1.1, 2, 3.5, etc.). EL valor numérico se usa para ubicar la sección transversal en orden ascendente dentro del tramo. Las secciones transversales se ordenan de menor (aguas-abajo) a mayor (aguas arriba) dentro de cada tramo del río.

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Opciones

· Añadir una nueva sección transversal (XS)

· Copiar/Renombrar/Eliminar la XS actual

· Ajustar cota/coordenadas del fondo de la XS

· Ajustar coeficientes de Manning

· Girar la XS respecto a la dirección del flujo (proyecta la XS perpendicularmente al flujo, multiplica lascoord. x por cos α)

· Areas no-efectivas al flujo (almacenan agua con velocidad cero hasta que el calado alcanza la cota superior se desactivan).En modo permanente sólo permiten flujo por encima de la cota superior (no se desactivan)

· Diques longitudinales (levees) Limitan la anchura de la sección hasta que el aguasobrepasa la cota superior del dique

· Obstrucciones Zonas sin flujo ni agua almacenada

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· Añadir un techo horizontal a XS (para tuneles) · Añadir una capa de hielo · Añadir una curva de descarga (Q vs. h) · Variación horizontal/vertical coef. Manning

Para agregar una nueva sección transversal se debe pulsar en Option, Add New Cross Section, en los cuadros station elevation se procede a insertar las coordenadas de la seccion transversal, una vez dibujado se puede apreciar la sección pulsando en apply data. Despues de verificar la seccion se sigue ingresando las distancias con respecto a la sección de aguas abajo de la sección actual esto se hace en los cuadros LOB, channel y ROB que corresponden a left overbak, centro del cauce y rigth over bank, estas son las distancias entre la llanura de inundacion izquierda, del centro y llanura de inundacion derecha respectivamente. Al ingresar estos datos en la ventana principal de geometria se puede observar la curvatura del rio si es que tiene.

Introducción de Secciones cerradas.

Esta opción es posible en el editor de secciones transversales pulsando Options, add lid to Xs, lo que nos abrira el siguiente cuadro.

De esta forma podemos ingresar la cubierta del canal, mientras que la base la ingresamos en los cuadros station y elevation. Hec- Ras para resolver el eje hidraulico producido ocupara las mismas ecuaciones que para una seccion transversal cualquiera, solo que ahora restara área y agregara perimetro mojado. Para el cálculo del eje es posible que Hec-Ras muestra la linea superficial de agua mas arriba del limite del techo, esto es solo para efectos de cálculo ya que Hec-Ras utiliza solo la sección disponible para el flujo. Cuando la linea de superficie de agua se encuentre sobre el techo de la sección, esta representa la linea piezometrica del flujo.

Una vez que se introducen los datos de la sección transversal, estos deben guardarse en un archivo. Para ello se selecciona Save Geometric Data As del menú File del editor de datos geométricos. Esta opción permite al usuario ingresar un título para los datos geométricos.

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Introducción de vertedero lateral

Desde la ventana Geometric Data se pulsa el botón Lateral Structure, lo que nos abrirá el siguiente cuadro.

En Options seleccionamos Add a Lateral Structure y nos pedirá el numero de una nueva estación en la cual se ubicara nuestra estructura lateral, esta nueva estación debe estar entre dos secciones transversales, teniendo en cuenta que nuestro vertedero puede localizarse a lo largo de varias secciones transversales, es que debemos ingresar nuestra nueva estación considerando siempre que el punto de partida para el dibujo del vertedero es la estación de aguas arriba de él y este punto no cambia. Una vez definida la sección donde estará el vertedero pulsamos sobre el botón Weir/Embankment y nos aparecerá la siguiente ventana.

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Donde Weir Width es el ancho del vertedero usado solo para dibujarlo, ya que no se ocupa en el calculo, en Weir Computations se puede elegir el método que ocupara Hec-Ras para calcular el caudal vertido por el vertedero, existiendo la posibilidad de elegir la ecuación estándar y la ecuación de Hager´s, siendo estas dos similares, diferenciándose en que la ecuación de Hager´s calcula un coeficiente Cd con los datos geométricos ingresados. Si se elije la ecuación estándar para vertederos se debe ingresar el coeficiente Cd de vertimiento, que varia de 1.38 a 1.71.

Weir Crest Shape: Cuando el flujo pasa sobre el vertedero existen criterios para saber como disminuye el coeficiente de vertimiento, se debe elegir entre los cuatro criterios disponibles, el criterio por defecto es Broad Crested.

HW distance to upstream XS

Este campo es usado para introducir la distancia entre el final aguas arriba del vertedero y la sección transversal inmediata aguas arriba de este.

TW flow goes: Se ocupa si el vertedero evacua las aguas hacia otro tramo de rio.

Una vez ingresado el vertedero se debe ver en el esquema general en planta de la geometría como se muestra en la figura.

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Introducción de Alcantarillas

Para ingresar alcantarillas se debe pulsar el botón para editar la geometría y desde allí el botón que ha sido designado mas arriba con el nombre de puentes y drenes, al pulsar este botón nos llevara al siguiente cuadro de dialogo.

Desde aquí vamos a Options y pulsamos en Add a bridge and/or Culvert al igual que en los vertederos se debe ingresar una estación entre dos secciones transversales. Una vez ingresada la sección aparecerá en la pantalla la sección de aguas arriba y la sección de aguas debajo de la alcantarilla. Para continuar se debe pulsar el botón Culvert ubicado a la izquierda de la pantalla, el que nos llevara al siguiente cuadro

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En el campo Shape se debe designar la forma de la alcantarilla, Hec-Ras pose 9 tipos las cuales se aprecian en la siguiente figura.

Una vez escogida la forma de la alcantarilla Hec-Ras trae por defecto las características de estas tabuladas (Chart, Scale) las cuales pueden ser cambiadas a otras también tabuladas (ver reference manual).

Ingresar Condiciones de borde para flujo estacionario

Una vez lista la geometría vamos al menú principal pulsamos el botón definido en la primera imagen como C.C no estacionario el cual nos llevara al siguiente cuadro de dialogo

En Enter/edit number of profiles se ingresa la cantidad de perfiles a ensayar. Con el botón Add A Flow Changue Location podemos agregar una sección transversal por la cual fluya un caudal diferente al establecido en la sección de más aguas arriba.

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Luego de ingresar la cantidad de perfiles a ensayar se ingresan las condiciones de contorno, esto se hace pulsando sobre el botón Reach Boudary Conditions el cual nos lleva al siguiente cuadro.

La opción Known Water surface se utiliza si se tienen conocimiento de la altura de agua en un borde, Critical depth, ingresa la altura critica como borde así mismo normal depth, la altura normal, la opción rating curve se utiliza si se tiene una curva de descarga en los bordes, previo al análisis de Hec-Ras. Si la modelación se hace con un régimen de rio el programa solo utilizara la condición de borde de aguas abajo, en cambio si la modelación se ejecuta con régimen de torrente ocupara la condición de borde de aguas arriba, al modelar como régimen mixto ocupa ambas.

Ingresadas las condiciones de borde se hace correr el modelo con el botón nombrado anteriormente cálculo estacionario.

Presionando el botón Compute el programa comenzara a correr.

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En el caso de que en la modelación se encuentren Split flows (flujos divididos) como vertederos juntas u otros, el cálculo de este debe ser optimizado, para este objetivo en el menú de Steady Flow Analysis, se debe ir a opciones, flow optimizations, la cual nos abrirá la siguiente ventana.

Aquí solo ponemos el ticket en el cuadro Optimize, y Hec-Ras entrara en un proceso iterativo para encontrar el flujo dividido correcto que cumpla con el balance del sistema, en caso de no converger, el programa al final del cómputo arrojara un mensaje de advertencia.