EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA OBSTRUCCIÓN DE UNA COLUMNA EN EL FLUJO DE AGUA EN UN CANAL MEDIANTE VELOCIMETRÍA POR IMÁGENES DE PARTÍCULAS.

VILLA HERRERA, JOSÉ ELÍAS (2021) EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA OBSTRUCCIÓN DE UNA COLUMNA EN EL FLUJO DE AGUA EN UN CANAL MEDIANTE VELOCIMETRÍA POR IMÁGENES DE PARTÍCULAS. Doctorado en Ingenierías thesis, UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA.

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Resumen

En este trabajo, se realiza el estudio del flujo de agua que interactúa alrededor de un modelo a escala de una columna puesta dentro de un canal de agua en condiciones de laboratorio, con el propósito de estudiar la dinámica de los flujos que podrían causar socavación. Debido a que la socavación que se produce en los cimientos de las obras de infraestructura civil, como los puentes construidos en los principales cauces naturales o ríos, siendo una de las principales causas por las que estas estructuras colapsan, se consideró pertinente la investigación que se presenta en este trabajo. Hoy en día, todavía no existe una solución adecuada para este problema, por lo que hay varias metodologías que intentan estimar y reducir las fuerzas de arrastre de los sedimentos por el efecto del flujo de agua y así obtener un mejor entendimiento de la socavación en el futuro. Esta investigación se centró en dos experimentos, utilizando la técnica óptica llamada por sus siglas en inglés PIV (Velocimetría por Imágenes de Partículas), el primero, fue obtener datos, sobre la relación de distancia - vorticidad, del flujo de agua cuando está obstruido por una columna circular a diferentes velocidades, el segundo, fue utilizar cinco diferentes geometrías de columnas para obtener un índice de vorticidad. Se utilizó un canal hidráulico, microesferas de vidrio plantadas en el agua como partículas de seguimiento de las líneas de corriente de flujo, un equipo de iluminación láser Lincoln de 532 nm, una cámara de video Phantom M 310 CCD, diferentes columnas fabricadas con impresora 3D como modelos y dos softwares de procesamiento de imágenes. llamados LaVision DaVis 8 y Tecplot 360. El equipo PIV con el que se cuenta en el Centro de Aeroespacial de esta Facultad de Ingeniería UACH, fue de gran utilidad para lograr imágenes de calidad, obteniendo patrones del movimiento del flujo a diferentes velocidades, cuando éste es obstruido por una estructura como una columna. Con la investigación fue posible determinar los puntos críticos donde este flujo puede generar socavación dada la geometría de la estructura proponiendo de igual forma una mejoría de ella. Se espera que la combinación de diversos estudios, conlleven a resultados de laboratorio más realistas, además de llevar acabo modelos numéricos sofisticados, para lograr obtener un mejor entendimiento de la socavación en el futuro.

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