Manual técnico

Detención, enrutamiento y bombeo

Almacenamiento, estructuras de descarga y propagación de hidrogramas. La conservación de masa es fundamento general; coeficientes, niveles de servicio y redundancia son decisiones normativas y de proyecto.

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01

Curva cota–almacenamiento

Relaciona el nivel del agua con el volumen disponible en el estanque.

Formulación

S(h)=\int_{h_0}^{h}A_s(z)\,dz

Variables y unidades

S
Volumen almacenado
m³
A_s
Área superficial al nivel z
m²

Aplicabilidad

Fundamento geométrico general para detención o retención con superficie horizontal.

Límites y cautelas

La hipótesis de nivel horizontal debe ser razonable; no representa almacenamiento dinámico distribuido.

La geometría debe incluir el rango completo de niveles que pueda alcanzar el enrutamiento.

Uso en la plataforma

Hidro genera curvas para estanques prismáticos rectangulares o con taludes simétricos; también dispone de integración trapezoidal de una curva área–cota en el núcleo de cálculo.

Fuentes

  1. [1] Manual DINASA, página PDF 190.
  2. [2] FHWA HEC-22, 4th ed., capítulo 10, hif24006.pdf, página PDF 258, página impresa 226.

02

Orificios y vertederos

Construyen la relación nivel–descarga de la obra de salida.

Formulación

Q_o=C_dA\sqrt{2gH_c},\qquad Q_w=C_wL H^{3/2}

En el orificio, Hc se mide al centroide. Para el vertedero, Cw puede ser un coeficiente SI dimensionado que ya incorpore sqrt(2g), o bien Cd por sqrt(2g); ambas convenciones no deben mezclarse.

Variables y unidades

C_d
Coeficiente adimensional de descarga del orificio
—
C_w
Coeficiente dimensionado de vertedero usado en Q=Cw L H^(3/2)
m^(1/2)/s
H_c
Carga al centroide del orificio
m

Aplicabilidad

DINASA indica Cd aproximadamente 0.6–0.7 para orificios de descarga en el contexto presentado.

HEC-22 detalla la medición de carga y rangos de coeficientes como guía FHWA; el tipo de cresta y la geometría local deben comprobarse.

Límites y cautelas

La ecuación de orificio completo no describe la transición parcialmente sumergida cuando el agua cubre sólo parte de la abertura.

No se modelan sumergencia aguas abajo, contracciones laterales, ahogamiento del vertedero ni pérdidas de aproximación.

Uso en la plataforma

Hidro interpreta la cota ingresada para el orificio como cota de solera y calcula la carga sobre el centroide en solera + D/2.

El vertedero normal usa Cd adimensional y sqrt(2g); el aliviadero de emergencia usa directamente un coeficiente SI Cw = 1.70 sin volver a multiplicar por sqrt(2g).

Fuentes

  1. [1] FHWA HEC-22, 4th ed., capítulo 10, hif24006.pdf, página PDF 249, página impresa 217.
  2. [2] FHWA HEC-22, 4th ed., capítulo 10, hif24006.pdf, página PDF 241, página impresa 209.
  3. [3] Manual DINASA, página PDF 147.

03

Enrutamiento por Puls modificado

Resuelve por intervalos la continuidad en un depósito de nivel horizontal mediante una curva de indicación de almacenamiento.

Formulación

I_1+I_2+\left(\frac{2S_1}{\Delta t}-O_1\right)=\left(\frac{2S_2}{\Delta t}+O_2\right)

Procedimiento

  1. 01 Construir curvas monotónicas cota–almacenamiento y cota–descarga sobre el mismo rango de niveles.
  2. 02 Elegir Δt compatible con la resolución del hidrograma y las variaciones del almacenamiento.
  3. 03 Resolver en cada paso la nueva indicación 2S/Δt + O y recuperar nivel, almacenamiento y descarga.

Aplicabilidad

Fundamento general de conservación de masa para un depósito con superficie aproximadamente horizontal y descarga función del nivel.

Límites y cautelas

Si el enrutamiento supera la cota máxima de las curvas, el resultado no debe aceptarse por extrapolación silenciosa.

La herramienta actual comienza con el estanque vacío; un nivel inicial distinto requiere ampliar la implementación.

Uso en la plataforma

Hidro interpola las curvas en SI y reporta picos, atenuación, nivel y almacenamiento máximos.

Fuentes

  1. [1] Manual DINASA, página PDF 190.
  2. [2] FHWA HEC-22, 4th ed., capítulo 10, hif24006.pdf, página PDF 258, página impresa 226.

04

Muskingum y Muskingum–Cunge

Propaga un hidrograma por un tramo representando almacenamiento prismático y en cuña.

Formulación

O_{j+1}=C_1I_{j+1}+C_2I_j+C_3O_j,\qquad 2KX\leq\Delta t\leq2K(1-X)

Variables y unidades

K
Constante de almacenamiento o tiempo de viaje
s
X
Ponderación del almacenamiento en cuña, usualmente 0–0.5
—

Aplicabilidad

DINASA presenta Muskingum como procedimiento de traslado de crecidas; su calibración debe representar el tramo real.

Límites y cautelas

La estabilidad y positividad de los coeficientes dependen de Δt, K y X.

La variante Cunge actual supone canal ancho, relación cinemática c = 5V/3 y parámetros constantes evaluados al caudal pico; es una aproximación, no un solver hidráulico dinámico.

Uso en la plataforma

Hidro comprueba 2KX ≤ Δt ≤ 2K(1-X), informa la estabilidad y fuerza resultados negativos a cero.

Fuentes

  1. [1] Manual DINASA, página PDF 185.

05

Estaciones de bombeo

El diseño combina curvas de bombas y sistema, volumen de pozo, niveles de arranque y parada, redundancia y condiciones de succión.

Aplicabilidad

HEC-22 ofrece un procedimiento FHWA para estaciones de bombeo viales; es orientación estadounidense, no exigencia uruguaya.

Límites y cautelas

La verificación de NPSH disponible frente a requerido es esencial para controlar cavitación y depende de datos del fabricante y condiciones de sitio.

Deben definirse operación de emergencia, suministro eléctrico, redundancia, mantenimiento y consecuencias de falla mediante criterio local.

Uso en la plataforma

Estado actual: Hidro no implementa dimensionamiento ni simulación de estaciones de bombeo.

Fuentes

  1. [1] FHWA HEC-22, 4th ed., capítulo 12, hif24006.pdf, página PDF 286, página impresa 254.
Criterio profesional. Los rangos y advertencias orientan la selección de métodos, pero no sustituyen la normativa aplicable, la calibración local ni la revisión de ingeniería.