Definición de áreas de flujo inefectivo con Hec-ras

Cuando en un cauce o canal existen contracciones o expansiones bruscas, lo que puede ocurrir en cámaras de carga, o cuando se sitúa una estructura en medio de un cauce, existen zonas por las que el agua se estanca o se forman remolinos de manera que el caudal no fluye o si lo hace no lo hace en la dirección del cauce.

Planta de una contracción del cauce debida a dos muros AB y CD.

Estas zonas se llaman zonas de flujo inefectivo, ya que aunque estén inundadas, el agua no sigue la dirección del cauce y por tanto no se contabilizan en el cálculo del caudal o la velocidad en una sección.

HEC RAS representa estas áreas mediante límites que se pueden fijar tanto a la derecha como a la izquierda, como en los dos sitios, a partir de los cuales el área mojada no se tiene en cuenta para el cálculo de la velocidad y el calado, aunque sí se tiene en cuenta la ausencia de rozamiento o el volumen mojado.

Las áreas de flujo inefectivo serán muy útiles cuando se definen estructuras hidráulicas en HEC RAS, ya que estas suelen venir acompañadas de estrechamientos y ensanchamientos bruscos debidos a pilares o alcantarillas.

Para establecer áreas de flujo inefectivo en secciones previas y posteriores a un estrechamiento o ensanchamiento brusco acudimos al menú de opciones en la pestaña de “Ineffective Flow Areas”.

Se abre una ventana con dos posibilidades para establecer áreas de flujo inefectivo:

Normal: podemos generar dos áreas de flujo inefectivo, la derecha y la izquierda, las cuales comienzan a partir de una cierta coordenada horizontal o “station” y se alargan hacia la derecha o izquierda indefinidamente (según hayamos elegido obstrucción izquierda o derecha), obstruyendo la zona del cauce donde se sitúan hasta la cota fijada en cada caso. Esta herramienta es útil para contracciones debidas a estrechamientos, alcantarillas, compuertas o puentes sin pilas.

Multiple Blocks: se basa en definir las áreas de flujo inefectivo por rectángulos, cada uno de los cuales con una coordenada horizontal o “station” de inicio y fin y con una elevación. Esta herramienta es muy útil para definir áreas de flujo inefectivo debidas a pilares de puentes o diques con múltiples compuertas

Para definir correctamente la posición de las áreas de flujo inefectivo, un buen criterio sería situarlas a una distancia del borde del estrechamiento igual a la distancia de la sección al estrechamiento, es decir, como si las distancias Lc y Le de la figura anterior fueran iguales al muro AB, o lo que es lo mismo, como si los gradientes CR y ER fueran 1.