Artículo en PDF - Revista de Ingeniería - Universidad de los Andes

que los aireadores, estructurasencargadas de introducir aireartificialmente al flujo, no solocrean una interface aire-agua, sinoque, también crean una granturbulencia la cual incrementasubstancialmente la mezcla. En losprimeros estudios, Pinto (9) propusouna ecuación lineal para (3 entérminos de la longitud relativa delchorro, X = L/h. Más tarde, encompañía de Neidert, demostróque (3 depende principalmente delnúmero de Froude Fr, del númerode Euler Ee y de la altura relativade la rampa, Tr=tr/y.Durante el Symposium on ScaleEffects (Simposio de Efectos deEscala), realizado en Esslingen-Alemania (1984) se discutieronvarias tesis sobre la aireaciónnatural, los aireadores y los efectosde escala en modelos y prototipos.Wood (10) comentó sobre laexistencia de una gran diferenciaentre los mecanismos de aireaciónnatural y la aireación del flujo através de aireadores. Volkart yRutschmann (11) compararonobservaciones en modelos yprototipos, en varias escalas,encontrando que: la longitud delsalto, L, está sujeta a grandesvariaciones debido a los efectosde escala; la longitud relativa, X,decrece con el incremento de laescala del modelo, y propusieronque una escala menor de 10 essuficiente para simular lascondiciones del flujo en elprototipo. Marcano y Castillejo (12)observaron que la aireación nosolamente es debida a la entradade aire por los aireadores, si no quetambién existe aireación a travésde la napa superior y en la zona deimpacto la cual, ocasionalmente,es mayor que la producida por elaireador mismo. Rutschmann (9)encontró que la demanda relativade aire [3, es linealmentedependiente de la longitudrelativa del chorro X. Eninvestigaciones actuales se haencontrado que la ecuaciónpropuesta por Pinto (qa = KVL)conduce a predicciones erróneasde la cantidad de aire introducidopor un aireador al flujo. SegúnFalver (24) la mala predicción sedebe a: a) la ecuación ignora losefectos de la turbulencia del flujo;y b) la ecuación ignora ladepresión del chorro de aguacausado por la reducción de lapresión en la napa inferior. Glazov(24) ha propuesto un nuevométodo para determinar laentrada de aire al flujo, el métodopropuesto establece: primero,determinar la forma de la napaincluyendo los efectos de lasubpresión: segundo, asumir que laturbulencia desplaza un volumende agua bajo la napa. Estasconsideraciones impulsaron lainvestigación descrita en Esteartículo.3. INVESTIGACIONESREALIZADAS EN LAUNIVERSIDAD DE LOSANDESEl interés en el tema de la aireaciónsurgió como reultado de uncontrato entre la firma INGETEC S.A.y la Universidad de los Andes (1986),el cual tenía como objeto laconstrucción y estudio de unmodelo hidráulico del rebosaderodel Proyecto Hidroeléctrico delGuavio (Localizado cerca a Santaféde Bogotá. Capacidad instaladade 1600 MW) bajo la asesoría delprofesor Nelson Pinto. El rebosaderoes el tipo cresta de Cimaciocontrolado por compuertas radialesde 10 metros de ancho y 16 metrosde alto, seguido por dos túneles dedescarga. Las dimensiones de lostúneles son: base de 10 metros,altura de 10 metros con solera rectay longitudes de 445 y 475 metros. Elcaudal máximo de vertimiento esde 3900 m 3/seg. El rebosadero teníaalgunas características especialesque exigían su modelación física:Estaba localizado muy cerca a lacara de aguas arriba de la presade enrocado, su relaciónprofundidad de flujo versus anchode flujo era muy alta y eranecesario estudiar problemas deposible cavitación.El proyecto de la modelación sedividió en dos etapas: Una primeraetapa, con un modelo a escala1:50, en la que se estudiaron losproblemas de distribución develocidades y presiones tanto en elrebosadero como en los túneles yen la zona de aproximación. Encuanto a la aireación artificial solose obtuvieron conclusiones de tipocualitativo. Una segunda etapa,con un modelo secciondao aescala 1:20, en el cual se estudió elfenómeno de aireación no solodesde el punto de vista cualitativosino desde el punto de vistacuantitativo (14). Este modelopermitió entender elcomportamiento de los aireadoresdel proyecto Guavio pero palnteóuna gran cantidad de preguntasacerca de la teoría conocida paraeste tipo de estructuras.A partir de esta investigación en laUniversidad de los Andes se hanvenido desarrollando una serie deproyectos en los cuales se han idoaclarando la cantidad de nuevaspreguntas que han surgido. La listade estos proyectos y una cortadescripción de ellos es la siguiente:MARIÑO (15), en su proyecto degrado establecióm el estado delarte hasta ese momento y planteólas diferencias entre la aireación4REVISTA DE INGENIERIA UNIANDES