Estudio de los efectos de la estratificación en la hidrodinámica de la confluencia de los ríos Marañón y Ucayali mediante un modelo tridimensional basado en la dinámica de fluidos computacional (CFD)

• Autor: Medina Orellano, Gerles Ediver
• Formato: tesis de maestría
• Fecha de Publicación: 2025
• Institución: Universidad de Ingeniería y tecnología
• Repositorio: UTEC-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.utec.edu.pe:20.500.12815/454
• Enlace del recurso: https://hdl.handle.net/20.500.12815/454
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Estratificación; Hidrodinámica; Ríos; Modelo Tridimensional; Dinámica de fluidos computacional; Stratification; Hydrodynamics; Rivers; Three-dimensional modeling; Computational Fluid Dynamics; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.01.01

La confluencia de los ríos Marañón y Ucayali, es clave en la dinámica fluvial amazónica, fue analizada mediante simulaciones numéricas tridimensionales no hidrostáticas en OpenFOAM, empleando técnicas de la dinámica de fluidos computacional (CFD) y el modelo de turbulencia Large Eddy Simulation (LES). El estudio se centró en el impacto de la estratificación por diferencias de densidad entre los ríos, que afecta procesos como la mezcla, formación de vórtices y la morfología del lecho. El modelo fue calibrado y validado con datos de campo recolectados en cinco secciones, incluyendo zonas aguas arriba y en la confluencia. Posteriormente, se evaluaron tres escenarios de estratificación, determinados por variaciones de temperatura superficial: en el Caso 1 el río Ucayali fue más denso, en el Caso 2 lo fue el río Marañón, y en el Caso 3 ambos tuvieron densidades similares. Los resultados muestran que la estratificación altera significativamente la interfaz de mezcla y los perfiles de velocidad, favoreciendo la aparición de vórtices tipo estela, Kelvin-Helmholtz y vórtices orientados al flujo (SOV). El mayor volumen de mezcla ocurrió en el Caso 2, mientras que en el Caso 1 se presentaron los mayores esfuerzos cortantes de lecho. El Caso 3, con mínima estratificación, mostró menor mezcla y esfuerzo de lecho, pero sí desarrolló vórtices Kelvin-Helmholtz en la interfaz de mezcla. Estos hallazgos evidencian que la estratificación regula los patrones de mezcla y distribución de corrientes, lo cual es fundamental para el diseño hidráulico, la gestión de sedimentos, la protección de infraestructuras ribereñas y la adaptación frente a eventos extremos.