Optimización de aliviaderos : Lateral y Morning Glory
| Trabajo realizado por estudiantes | |
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| Título | Optimización de aliviaderos : Lateral y Morning Glory |
| Asignatura | Trabajos fin de Máster |
| Curso | 2017-18 |
| Autores | Miguel Molinos Pérez |
| Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura | |
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En ingeniería, para llegar a la solución más económica para resolver un determinado problema es imperativo tantear una serie finita de alternativas y en muchos casos, la alternativa seleccionada no coincide con el mínimo económico, bien por la inexperiencia del ingeniero en el diseño de aliviaderos, o simplemente por la propia naturaleza finita del tiempo del que dispone el ingeniero para dar la solución al cliente, el cual impide analizar un número razonable de alternativas que permitan alcanzar dicho óptimo o al menos aproximarse. Sin embargo las capacidades de los ordenadores de hoy en día permiten analizar a gran velocidad numerosos casos pudiendo llegar de forma bastante aproximada al óptimo económico.
1 Introducción
En este trabajo, se busca pues incorporar una metodología novedosa para dimensionar aliviaderos para presas buscando el óptimo económico de los siguientes aliviaderos :
- Aliviadero de vertido lateral
- Aliviadero Morning-Glory
Para ello nos apoyaremos en la potencia de cálculo de un ordenador. Existen numerosas técnicas de optimización, pero en este caso por el reducido número de parámetros a optimizar, se adopta el algoritmo de fuerza bruta . En las imágenes adjuntas de ambos aliviaderos se pueden ver los elementos que los componen
2 Descripción
Como se ha comentado antes, el programa optimiza mediante el algoritmo de fuerza bruta. Este algoritmo a pesar de no ser el más eficiente computacionalmente hablando, simplifica enormemente el esfuerzo por parte del programador a la hora de implementarlo. Puesto que conceptualmente solo requiere de un bucle en el cual se cambian los parámetros de entrada o feeding para dimensionar el aliviadero. En cada caso se introducen una serie de parámetros comunes:
- Hidrológicos : Curva de laminación del embalse que relaciona caudal vertido con sobre-elevación de la lámina
- Constructivos : Cuantías, espesores de losas, ...
- Geológicos y geotécnicos : Pendientes, taludes estables, ...
- Económicos : Precios de encofrados, de aceros, ...
- Numéricos : Máximo número de iteraciones, error asumible, ...
Estos parámetros se leen una únca vez, bien por pantalla o mediante una serie de ficheros y se usan en distintos puntos del cálculo. El bucle principal que usa el programa para hacer la optimización en cada caso cambia un determinado parámetro :
- Aliviadero lateral : El parámetro a optimizar es el ancho de la solera del aliviadero lateral que a su vez es el mismo que el ancho del canal de descarga.
- Morning-Glory : El parámetro a optimizar es la posición de la embocadura del aliviadero, la cual determina la altura de la torre del aliviadero y la longitud del canal de descarga.
A modo de hipótesis simplificadora se asume que la descarga se hace en el mismo punto para el aliviadero lateral y para el Morning-Glory. Así mismo la obra de descarga es la misma en ambos casos y su dimensionamiento se desacopla del cálculo Global.
3 Conclusiones
Del proceso de optimización de ambos aliviaderos se pueden deducir fundamentalmente dos conclusiones:
- Por un lado es posible hacer una descomposición de los costes, lo cual permite ver la evolución de estos a medida que aumenta el caudal vertido, por lo tanto es posible predecir tendencias de encarecimientos, o saber en que unidades de obras hay que buscar reducciones de costes para conseguir ahorros significativos si hay que aumentar el caudal vertido. Esto le da al contratista una herramienta fundamental a la hora de hacer las bajas y por lo tanto conseguir contratos.
- Por otro lado, es posible hacer una comparativa de costes para cada caso. Esta utilidad de la herramienta desarrollada puede emplearse para hacer análisis finos en situaciones en las que a priori no se sabe muy bien que alternativa interesa adoptar. Por otro lado, viendo la figura de comparativa de costes, se puede deducir el elevado coste inicial que exige el Morning-Glory frente al aliviadero lateral y la poca elasticidad de su curva caudal-coste frente a grandes aumentos del caudal, cosa contraria al aliviadero de vertido lateral, el cual es tremendamente económico para caudales pequeños pero muy sensible a los aumentos de caudal, sobretodo a partir de ciertos caudales.
4 Desarrollo
Aquí podéis poner la función objetivo, restricciones, fórmulas, etc. (sin límite)
5 Código
Breves instrucciones de las funciones creadas y qué hacen. ¿Cómo hay que hacer para ejecutarlo? Después, el código...
