Características de los frentes de los flujos de intercambio en canales de sección transversal simétrica no rectangular

MARINO, BEATRIZ M; THOMAS, LUIS P

Trelew, Chubut

Congreso; XXII CONAGUA Congreso Nacional del Agua; 2009

Es común observar en estuarios y reservorios una variedad de flujos conducidos por las diferencias de densidad asociadas, entre otros, con la descarga de agua dulce y el movimiento de material en suspensión. Un ejemplo de estos flujos, que suelen exhibir frentes bien definidos, es el de la intrusión salina que se produce en condiciones de baja energía del estuario y se caracteriza por un rango de mareas de pequeña magnitud y efectos débiles del viento sobre el flujo. Los frentes de intrusión son también observados en reservorios y lagos donde el flujo de un río de aguas frías y/o turbias puede sumergirse debajo del agua ambiente menos densa para desarrollarse en el fondo o en un nivel intermedio de profundidad.Por medio de un modelo físico simplificado estudiamos la evolución de la velocidad y la altura de los frentes de los flujos de intercambio constituidos por fluidos de diferente densidad generados en canales abiertos y cerrados con diferentes secciones transversales. Considerando un ambiente estratificado de dos capas, proponemos un modelo analítico basado en los balances de masa y momentum en la región frontal de las corrientes que evolucionan sobre el fondo y a lo largo del contorno superior del canal. Obtenemos los valores del número de Froude densimétrico en función de la forma de la sección transversal y mostramos que las relaciones obtenidas en una sección rectangular se tienen que modificar para incluir los efectos de la forma de la sección sobre el flujo, resultando que los valores teóricos de la velocidad del frente y la profundidad correspondientes a la corriente densa son siempre mayores que aquellos de la corriente más liviana.Las soluciones obtenidas describen la dinámica de los flujos de gravedad con regiones frontales bien definidas y se aplican a un amplio rango de situaciones naturales donde la turbulencia no es dominante. Si bien los experimentos de laboratorio también brindan información sobre el mezclado de los fluidos, se encuentra que este no modifica apreciablemente el movimiento de los frentes.