Tesis (Magíster en Ingeniería Civil con énfasis en Recursos Hidráulicos y Medio Ambiente)

En investigaciones anteriores se han empleado las técnicas de Dinamica de Fluidos
Computacional o CFD (del inglés Computational Fluid Dynamics) para estudiar el
comportamiento hidráulico de las estructuras de captación de aguas lluvias de tipo rejilla o tipo
ventana, determinando la eficiencia hidráulica de cada uno de estos elementos y comparando
estos resultados con modelos físicos y las ecuaciones que normalmente permiten identificar la
eficiencia hidráulica de estos elementos, concluyendo que la dinámica de fluidos computacional
presenta resultados con un error mínimo respecto a los obtenidos en un laboratorio.
Sin embargo, no hay estudios experimentales para identificar como es el
comportamiento hidráulico de los bordillos drenantes en condiciones de operación real. Si bien
la empresa ACO Monoblock realizó un ensayo de laboratorio, este no representa el
comportamiento de los orificios en condiciones reales, ya que se evaluaron los orificios en una
plataforma que no tiene las condiciones reales de operación y la pendiente longitudinal no fue
variada, por lo que los resultados no son del todo concluyentes
La presente investigación busca determinar si la ecuación de sumidero de ventana es
adecuada para determinar el caudal captado por cada uno de los orificios, identificar el efecto
de las pendientes longitudinales en la operación de los bordillos drenantes y en qué
condiciones se mejora la eficiencia hidráulica de estos elementos.
La metodología que se propone para generar los modelos hidráulicos es la siguiente:
generar un modelo y comparar estos resultados con el modelo experimental para validar los
resultados del modelo computacional. Enseguida se establece la física de los modelos en
condiciones reales y las condiciones de frontera para simular la operación real. Se varían los
caudales de entrada y la pendiente longitudinal. Por último, se generan unos modelos
computacionales, para identificar lo que se puede variar para mejorar la eficiencia de captación.
En la presente investigación se concluyó que la ecuación del sumidero de ventana
aplica para determinar la eficiencia de captación siempre y cuando la longitud de contacto
pueda ser medible. Se encontró que los bordillos drenantes funcionan mejor con pendientes
longitudinales bajas. Cuando las pendientes longitudinales son elevadas los bordillos drenantes
no son una buena alternativa para captar las aguas lluvia, puesto que los resultados
concluyeron que a medida que se aumenta la pendiente la eficiencia de un mismo bordillo
disminuye. Para aumentar la capacidad de captación se deben ubicar los bordillos de tal
manera que se cuente con la mayor longitud de contacto y si se requiere aumentar más la
capacidad se debe aumentar la pendiente transversal de la plataforma. Así entonces la máxima
captación se logra cumpliendo estas tres condiciones; pendiente longitudinal baja (entre 0% y
1%), pendiente transversal alta (4%) y máxima longitud de contacto (varía dependiendo del
elemento).