HEC-RAS

HEC-RAS es un programa desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (USACE) para cálculos hidráulicos en flujo permanente y no permanente. Permite simular redes completas de canales naturales y artificiales, incluyendo zonas inundables, análisis de sedimentos y calidad del agua.

★★★★★

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• Simulación de flujo permanente (Steady Flow). Esta función calcula perfiles de superficie de agua para flujo gradualmente variado en regimenes subcrítico, supercrítico o mixto. Resuelve la ecuación de energía unidimensional con evaluación de pérdidas por fricción (Manning) y por contracción/expansión. Emplea la ecuación de cantidad de movimiento para situaciones de flujo rápidamente variado como resaltos hidráulicos, puentes o confluencias de ríos.
• Simulación de flujo no permanente 1D y 2D (Unsteady Flow). Capacidad de modelar flujo no permanente combinado unidimensional y bidimensional en cauces, llanuras de inundación y abanicos aluviales. Maneja regímenes mixtos, rotura de presas, rotura de diques, estaciones de bombeo, compuertas de navegación, tuberías a presión y reglas definidas por el usuario. Incluye herramientas de calibración automatizada.
• Transporte de sedimentos y morfología (Sediment Transport). Simula procesos de socavación y deposición en periodos moderados (años o eventos de crecida). Calcula el potencial de transporte por fracciones granulométricas, permitiendo la clasificación hidráulica y acorazamiento. Modela redes completas, dragado, alternativas de diques y encauzamientos. Evalúa sedimentación en embalses, diseño de contracciones para calados de navegación y socavación máxima en grandes avenidas.
• Análisis de calidad del agua (Water Quality). Módulo de advección-dispersión que resuelve la ecuación unidimensional mediante el esquema numérico QUICKEST-ULTIMATE con balance energético completo para temperatura. Simula transporte y transformación de nitrógeno disuelto (NO3-N, NO2-N, NH4-N, Org-N), fósforo disuelto (PO4-P, Org-P), algas, oxígeno disuelto (DO) y demanda biológica de oxígeno carbonácea (CBOD).
• Manejo de geometrías comunes. Todos los componentes hidráulicos (flujo permanente, no permanente, sedimentos y calidad) comparten una misma representación geométrica y rutinas de cálculo. Esto permite cambiar de tipo de análisis sin redefinir secciones transversales, uniones, puentes, alcantarillas o estructuras de control.
• Mapper geográfico (RAS Mapper). Genera mapas de inundación directamente a partir de los perfiles calculados. Crea datasets raster de profundidad (formato .flt) y polígonos de zona inundada (Shapefile ESRI). Adicionalmente produce capas de velocidad, esfuerzo cortante, potencia de flujo, espesor de hielo y datos de encauzamiento. Requiere un modelo de terreno en formato ráster binario de punto flotante.
• Rotura y sobrevertido de presas (Dam and Levee Breach). Simula la rotura progresiva o instantánea de presas y diques, incluyendo mecanismos de sobrevertido, tubería (piping) y fallo por deslizamiento. Calcula la hidrógrafa de salida, el frente de onda de avenida y las áreas anegadas aguas abajo en régimen 1D o 2D. Permite definir parámetros de brecha (ancho final, tiempo de formación, pendiente de los taludes).
• Estructuras hidráulicas complejas (Hydraulic Structures). Modela puentes (métodos de energía, momento y WSPRO), alcantarillas (circulares, cajón, arco, cúpula), vertederos laterales, compuertas radiales y de elevación, estaciones de bombeo y presas de navegación. Evalúa curvas de descarga, sumersión y pérdidas localizadas con reglas de operación definidas por el usuario.
• Gestión de datos mediante HEC-DSS y HDF5. Almacena datos de entrada en archivos planos ASCII y binarios organizados por proyecto, plan, geometría, flujo permanente, flujo no permanente, sedimentos y calidad. Los resultados se guardan en binarios HEC y HDF5. La transferencia con otros programas se realiza mediante el Sistema de Almacenamiento de Datos (HEC-DSS). El interfaz nombra automáticamente los archivos asociados al proyecto.
• Gráficos y reportes personalizables. Produce gráficos X-Y de esquema del sistema, secciones transversales, perfiles longitudinales, curvas de gasto, hidrogramas y mapas de inundación. Dispone de vistas tridimensionales de múltiples secciones. Los informes de entrada y salida se pueden personalizar en contenido y formato, enviar a impresora, al portapapeles o exportar a procesadores de texto y hojas de cálculo.
• Simulación mixta 1D/2D acoplada. Permite conectar tramos unidimensionales con regiones bidimensionales dentro de una misma simulación. El flujo intercambia masa y momento en las interfaces laterales o mediante estructuras lineales (diques, carreteras). Ideal para modelar llanuras de inundación extensas junto con cauces principales encajados sin perder detalle en ambos dominios.
• Calibración automática de parámetros. Función que ajusta coeficientes de rugosidad (Manning), coeficientes de pérdidas por contracción/expansión y parámetros de infiltración comparando niveles calculados con aforos observados. Utiliza algoritmos de optimización para minimizar el error entre hidrogramas simulados y medidos en estaciones de aforo.

El programa HEC-RAS fue creado por el Hydrologic Engineering Center (HEC) del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Estados Unidos (USACE). Su desarrollo comenzó en 1995 como sucesor de los programas HEC-2 (flujo permanente) y HEC-6 (transporte de sedimentos). La primera versión operativa (1.0) se lanzó en 1998. El lenguaje principal de programación es C++ (desde la versión 3.0 en adelante), utilizando las bibliotecas de interfaz gráfica Qt. Las versiones recientes (5.0 y posteriores) incorporan el módulo bidimensional escrito también en C++ con paralelización OpenMP. El código fuente no es público, pero el ejecutable se distribuye sin costo para agencias gubernamentales, académicas y consultores.

Alternativas a HEC-RAS:

Surfer

Surfer es un software de visualización y modelado de datos geoespaciales.

Precio: Gratis   Tamaño: 217 MB   Versión: 30.0   SO: Windows