EL FENMENO DEL NIO EN LOS MODELOS HIDRULICOSEL DISEO El diseo de una estructura no es su simple dimensionamiento. El diseo es laconcepcindelaestructura, el anlisisdesusfuncionesyobjetivos, desuestabilidad, de sus problemas, de sus costos, de sus alternativas, de la formaen la que va a ser construida, operada y mantenida y delimpacto ambientalque va causar y de la manera de contrarrestarlo y disminuirlo. El diseo no esla aplicacin de un conjunto de formulas, ni mucho menos de un programa o deuna norma. El diseo es el acto creativo por excelencia del ingeniero.Las herramientas de que dispone el ingeniero proyectista son cada vemayores y ms poderosas. ! lo largo del siglo "" se ha introducido el uso de lacomputadora, los programas, sistemas y m#todos num#ricos. $in embargo enel casoparticular delasestructurashidrulicasunodelosaspectos msimportantes del diseo es la determinacin de la interaccinentre la estructuray la naturalea, entre la obra hecha por el hombre y el agua. Laprimera consideracin dediseotendr%aque ser la aceptacin deque el&enmenode El 'io es una realidad. Es una manifestacin de la naturaleaconlaquetenemosqueconvivir. !ntelaimposibilidaddedesaparecerlooatenuarlocomotal, debemosaumentar el gradodeseguridaddenuestrasobrasesdecir, debemosdisminuir suvulnerabilidad. Ladisminucindelavulnerabilidaddelas infraestructuras puede aumentar aumento decostos, loque debe ser evaluado como se hace de ordinario en cualquier accin de laingenier%a, peromuchasvecesladisminucindelavulnerabilidadessolomateria de hacer las cosas mejor con la misma inversin.La observacin del comportamiento de las estructuras durante el &enmeno deEl'io nos lleva alconvencimiento de que otra importante consideracin dediseodebeserlacorrectaubicacindelasestructuras, enlamsampliaaceptacin del t#rmino. La seleccin de la mejor ubicacin no implicanecesariamente un mayor costo. El uso adecuado del suelo y la planificacinresultanfundamentalesparalaubicacindecentrospoblados, carreterasytodoel conjuntodeobrasquerealialaingenier%aenbuscademejorescondiciones de vida para la poblacin.LOS MODELOS HIDRULICOSLos modelos hidrulicos basan su importancia en la complejidad querepresenta el tratar temas que abarquen a los fluidos reales. (icha complejidadsepresentaenlaaplicacindeproblemasdehidromecnica, deloscualespara llegar a una solucin se han tenido que introducir hiptesissimplificadoras, lo que conlleva a un grado de incertidumbre en eldiseo, esa)n ms evidente la necesidad de los modelos hidrulicos cuando se hace usoindiscriminado depseudocoeficientes, constantes ymanualesde diseo sinsiquiera tener el respaldo terico de dichas frmulas. *ero al aplicacin de losmodelos hidrulicos no se queda ah%, son tambi#n una herramienta deinvestigacin, alacual si selabrindaratodoslosrecursosyel apoyoquenecesita, podr%allevaralasuniversidadesyporendeal pa%sundesarrollotecnolgicopropio.Es evidente elgran campode aplicacin delos modeloshidrulicos, pues estetrabajointroductorioasuestudio, presentadoamipersona durante mis estudios de pregrado me muestra un amplio panorama deaplicacin y las posibilidades de un estudio de postgrado.OBJETIVOS DE LOS MODELOS HIDRULICOS.Los modelos hidrulicos por su amplia aplicabilidad integran todas las reas deconocimientos de la +ngenier%a ,ivil-.idrulica, son una herramienta que nospermiten desarrollar un trabajo multidisciplinario, es decir llevar a caboinvestigaciones. *eroasuveformaal estudianteconuncarctercr%ticoyanal%tico, fomentando tambi#n el esp%ritu investigativo, que a lo largo de su vidaleva permitir llenar vac%os de su formacin y poder desarrollarse comoprofesional con toda plenitud. Entonces se puede decir que los modeloshidrulicosllevanconsigofinesdeintegracinyformacintantoprofesionalcomo critica. LA INFORMACION /enemos que los modelos hidrulicos, se usan para la solucin de problemasrelacionados con las estructuras hidrulicas, fenmenos de infiltracin o tramosder%os y recientemente conel transportedesedimentos. Las principalescaracter%sticas de cada uno de estos grupos son indicadas por sus nombres.Los modelos de estructuras son usados para resolver problemas hidrulicos enconexin con una variedad de estructuras hidrulicas o ciertas partes de ellascomo por ejemplo determinar la capacidad hidrulica, reducir las p#rdidas decarga en entradas a canales o tuber%as o en secciones de transicin0desarrollar m#todos eficaces de disipacin de energ%a en la corriente, al pie delas presas de sobreflujo o en el extremo de salida de las atarjeas, reduciendode ese modo la erosin del lecho de los cauces de r%os0 determinar coeficientesde descarga para presas de sobreflujo0 desarrollar el mejor diseo devertederosdepresas, desifonesypoosydeestructurasdesalidadelosembalses0 disear puertos, incluyendo determinar la mejor seccin transversal,alturayubicacindelosrompeolas, as% comolaposicinyubicacindelaentrada0 disear esclusas, incluyendolosefectossobrelos barcosdelascorrientes establecidas debido al funcionamiento de las esclusas etc. El grupode modelos de infiltracin es creado para el estudio de fenmenos deinfiltracinensuelosyenmediosgranularesengeneral. *erteneceaestegrupotambi#nel estudioenmodelodeinfiltracionesenel subsuelodeunavariedad de diques y de terraplenes, en la vecindad de los huecos excavadosparalaconstruccinensuelosgranulares, bajooalrededor deestructurasfundadas en tales suelos. Los estudios en modelos de r%os son usados pararesolver problemas de regulacin de r%os o desarrollos hidroenerg#ticos,determinar el tiempo de desplaamiento de ondas de inundacin por los caucesde los r%os, m#todos para el mejoramiento de canales para la transmisin deinundaciones con menos riesgo de desbordamiento sobre las orillas, losefectos de los acortamientos de los r%os, efecto de diques, paredes decontencin sobre la erosin de los lechos, altura de los remansos provocadospor estructuras permanentes o temporales, construidas en medio de un cauce0direccinyfuerasdecorrienteenr%osypuertosysusefectossobrelanavegacin etc. Es importante destacar que la modelacin hidrulica al lograrrepresentar el flujo1tridimensional2de unr%ooatrav#sdeunaestructura osuelo con mayor fidelidad y detalle que un simple clculo terico, aumenta laconfiabilidad de las estructuras proyectadas. Esto significa que los diseos seajustanmsalassolicitacionesrealesdel flujo, locual tieneunimportanteimpacto econmico. *or un lado se disminuye elriesgo de disear una obrapoco resistente que colapse fcilmente con las consecuentes p#rdidaseconmicas o lo que es peor, en vidas humanas0 mientras que por otro ladotambi#n se reduce la posibilidad de un diseo sobredimensionado que requierade inversiones innecesarias. En otras palabras la modelacin hidrulicaconstituye una importante herramienta de optimiacin para el diseo de obrashidrulicas. (ichos modelos se plantearn cuando conducan a una solucinms econmica y segura o cuando sean imprescindibles. $e han visto casosenlos cualespor norealiarunmodelo,el prototipo3quees muycostosocomparndolo con el modelo - ha quedado inutiliado en un tiemporelativamente corto al no poder prever los fenmenos con anticipacin ycorregirlosdeantemano. Enestesentido, hayquetomar concienciadelanecesidaddehacer unmodelohidrulicocuandolascircunstanciasas% loameriten.*araeldiseo se requiereinformacin.4nodelos mayoresproblemasqueenfrenta el diseador de estructuras hidrulicas es la necesidad de mediciones,datos y observaciones. La informacin proveniente del agua tiene unapeculiaridad5 el dato que no se tomo en su oportunidad se perdi para siempre.Lasestacionesfuerade servicio,lafalta decalidadenla tomadedatos,laausencia de operadores, todo ello crea un vacio de informacin imposible derecuperaryque, desgraciadamente, correspondealarealidadqueestamosviviendo.El diseador enfrenta un grave problema. /iene que disear en el presente, condatos del pasado, para que la estructura funcione en el futuro.Bases terias !e "#!e$ai% &'sia La similitud junto con el anlisis dimensional constituyen la base terica de lamodelacin f%sica. El anlisis dimensional es una t#cnica que ha probado sermuy )til para reducir al m%nimo el n)mero de experimentos requerido. !unquenoproducesolucionesanal%ticasdelosproblemas, proporcionainformacinacerca de la forma de las relaciones que guardan entre s% las variablespertinentes, y sugiere el modo ms efectivo de agrupar estas variables entre s%,dando lugar a las leyes de semejana. En relacin cercana al anlisisdimensional, se encuentra el concepto de similitud que es la condicin por lacual lasvariablescaracter%sticas, enel modeloyenel prototipo, guardanperfecta correspondencia0 gracias a ellas las observaciones efectuadas en elmodelo pueden ser utiliadas para predecir el comportamiento del prototipo yviceversa. EL HIDRO(RAMA DE DISEO4no de los problemas ms importantes en numerosos diseos hidrulicos es laseleccin del caudal representativo del rio para la consideracin de lainteraccin estructura 6 naturalea y que conocemos con el nombre de !venidadediseo. 4sualmentesehavendiconsiderandoenlosdiseosunvalorpuntual1elpico de la avenida, elmximo valor instantneo2 $in embargo, ladiferencia ms notable entre una avenida ordinaria y una avenida asociada aun 7eganio no est esencialmente en la magnitud del pico, sino en el hechode que la avenida asociada al &E' se caracteria por su larga duracin, el granvolumen descargado y la aparicin de muchos picos. Es decir, que la accinque sufrir la estructura es muy intensa.*or lo tanto, a la lu de lo observado en los )ltimos aos resulta evidente que laavenida de diseo correspondiente a un 7eganio debe caracteriarse por untren de ondas, por un hidrogramade diseo tiene grandes repercusiones en ladeformacin del techo fluvial lo que obliga muchas veces a un estudio en unmodelo hidrulico.!hora bien, si pensamos en el clculo habitual de mximas avenidas a partir deuna serie histrica y la aplicacin de un m#todoprobabil%stico resultaramuyclaroqueel resultadosersumamentesensiblealalongituddelaseriedisponible. !s% por ejemplo el rio *iura, bastante ms estudiado que otros r%os,ten%a cuando se hio el Estudio (efinitivo para la rehabilitacin y reconstruccindel sistemadedefensascontrainundacionesunalargaseriededatosdecaudalesmximos189:;3: