Mejores prácticas hidráulicas para un modelo de sedimentos 2D

“¿Sabías que un modelo de sedimentos 2D mal configurado puede generar errores críticos en tus proyectos hidráulicos? En este blog, exploraremos las mejores prácticas hidráulicas para garantizar precisión, eficiencia y resultados confiables en tu modelación. ¡Sigue leyendo y domina las técnicas clave que todo ingeniero debe conocer!”

Fuente: HEC-RAS (Mesh Quality)

Mesh Quality (Calidad de Malla):

“La modelación hidrosedimentológica en 2D exige rigurosidad en parámetros, métodos y validación. 

Alineación de malla

Aunque HEC-RAS puede calcular mallas muy irregulares, una mala calidad de la malla reducirá la precisión de la solución numérica y puede provocar una convergencia deficiente e inestabilidades numéricas. La calidad de la malla afecta tanto al flujo como al sedimento, pero es especialmente importante al simular el transporte de sedimentos. Generar una malla es un proceso iterativo y puede requerir simulaciones para identificar áreas problemáticas o áreas cuya resolución requiera ajustes para resolver el flujo o el transporte de sedimentos.

Ejemplo de una malla computacional con regiones de refinamiento simples dentro del canal.

Alineación de la malla con una línea de ruptura o Breakline

Para mejorar la alineación de la malla con el flujo, se inserta una línea de quiebre a lo largo del eje central del canal, como se muestra en la figura siguiente. Esta línea de quiebre se añade con 6 puntos de repetición y una separación de 9m :

Ejemplo de malla computacional con celdas en el canal alineadas con la dirección del flujo.

 

Para “repetir puntos”, haga clic derecho en la línea de ruptura en el árbol RASMapper y seleccione Abrir tabla de atributos.

 

A continuación, especifique el tamaño de la celda alineada y el número de repeticiones. Aplicar el radio de protección puede causar transiciones incómodas entre la malla alineada y la malla ortogonal original. Suele ser útil no aplicar el radio de protección de una celda a menos que el canal esté delimitado por un dique u otro terreno elevado que se necesite resolver con precisión.

Al utilizar líneas de rotura alrededor de curvas, el interior de la curva puede tener puntos de cálculo muy próximos entre sí. De igual forma, el exterior de las curvas puede tener puntos demasiado dispersos. Estas áreas pueden requerir un ajuste manual insertando y eliminando puntos cuando sea necesario.

Al editar la malla manualmente, suele ser útil activar y desactivar los bordes de cálculo y el terreno para identificar lagunas en la resolución espacial, identificar bordes pequeños y alinear los bordes con las características del terreno y la dirección principal del flujo.

En la figura a continuación se muestra un ejemplo de la malla corregida con áreas de transición mejoradas.

 

Alineación de la malla con una región de refinamiento

Las regiones de refinamiento alineadas en la dirección del flujo también pueden alinear las celdas con dicha dirección; sin embargo, suelen requerir edición manual tras aplicar el refinamiento. Las regiones de refinamiento pueden ser más detalladas o tener el mismo espaciado entre celdas que la malla circundante.

Identificación de áreas de transición deficientes y adición manual de puntos de cálculo

Al crear una malla computacional, las áreas de transición cercanas a los tramos de refinamiento o líneas de quiebre suelen tener resoluciones espaciales más gruesas que las áreas vecinas. A continuación se muestra un ejemplo de una malla computacional generada mediante la adición de dos líneas de quiebre: una que sigue el eje central del canal y otra que sigue el terraplén de la carretera.

A primera vista, el cálculo parece razonable. Sin embargo, las áreas de transición entre las líneas de rotura y las partes más gruesas de la malla presentan algunos problemas que se pueden identificar fácilmente activando los puntos de cálculo y desactivando los bordes (caras). Los bordes de la malla se pueden definir haciendo clic derecho en el área de flujo 2D y seleccionando Propiedades de capa, como se muestra en la figura a continuación.

 

Se abrirá el editor de propiedades de capa de Áreas de flujo 2D. En la sección Opciones adicionales, seleccione la opción Desactivar bordes de malla.

Una vez que los puntos de cálculo estén activados y los bordes de la malla desactivados, la malla computacional debería verse así:

Las zonas de transición deficientes se identifican como huecos en los puntos de cálculo. Estas áreas se resaltan con elipses en la figura siguiente.

La mejor manera de rellenar los huecos en los puntos de cálculo es editar la malla y añadir puntos manualmente. Esto se hace haciendo clic derecho en la malla y seleccionando “Editar geometría”.

Small Cell Faces

El generador de mallas HEC-RAS tiene una tolerancia para la Longitud Mínima de Cara. Esta tolerancia es la longitud mínima de cara especificada como porcentaje de la distancia entre puntos de cálculo adyacentes. El valor predeterminado en las versiones 6.1 y anteriores es del 5 %. Este valor es relativamente bajo para simulaciones de sedimentos y puede reducir la estabilidad, además de aumentar el tiempo de cálculo y la memoria. La figura a continuación muestra un ejemplo de caras pequeñas generadas con una Tolerancia de Longitud Mínima de Cara del 5 %.

Para simulaciones de sedimentos 2D, se ha comprobado que una tolerancia mínima de longitud de cara de entre el 15 % y el 25 % funciona bien.

📌 ¿Dónde descagar HEC-RAS?

🔹 Enlace Oficial de Descarga:

Puedes descargar HEC-RAS de forma gratuita desde el sitio web del Hydrologic Engineering Center (HEC):
👉 https://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/

🔹 Versiones Disponibles:

• HEC-RAS 6.7 (versión más reciente, con capacidades 1D/2D y modelación de sedimentos).

• Versiones anteriores (por si necesitas compatibilidad con proyectos existentes).

🔹 Requisitos del Sistema:

✔ Sistema Operativo: Windows 10/11 (64 bits recomendado).
✔ Memoria RAM: Mínimo 8 GB (16 GB o más recomendado para modelos 2D grandes).
✔ Espacio en disco: Depende del tamaño de los proyectos, pero se recomienda al menos 10 GB libres.

🔹 ¿Cómo Instalarlo?

1. Descarga el instalador desde el enlace oficial.

2. Ejecuta el archivo .exe como administrador.

3. Sigue las instrucciones del asistente de instalación.

4. ¡Listo! Ahora puedes abrir HEC-RAS y comenzar a modelar.

🔹 Importante:

• Es gratuito para uso académico, profesional y gubernamental.

• Si trabajas con sedimentos en 2D, asegúrate de usar la versión más reciente (6.7), ya que incluye mejoras en el módulo de transporte de sedimentos.

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