HIDRÁULICA
HIDRÁULICA DE CANALES
DEFINICIÓN DE UN CANAL
Un canal es un conducto en el cual el agua fluye con una superficie libre, pudiendo ser natural o artificial, en el caso de los primeros las propiedades hidráulicas varían a lo largo de su eje longitudinal, ya que los perfiles en este mismo eje normalmente son irregulares; los segundos, desarrollados por la humanidad, tienen características menos accidentadas brindando propiedades hidráulicas similares en su recorrido, podemos hallarlos en cunetas de drenaje, canales de irrigación, canales de navegación, vertederos, cunetas de las carreteras, alcantarillados, etc.
FLUJO EN CANALES
·Flujo permanente: la profundidad de flujo no cambia
Ø
Flujo uniforme: la cantidad de agua permanece
constante durante el flujo en un determinado tiempo.
Ø
Flujo variado: sale o entra agua durante el
flujo cambiando la profundidad de flujo a lo largo del canal.
§
Flujo gradualmente variado: la profundidad del
agua varía gradualmente en distancias largas
§ Flujo rápidamente variado: la profundidad del agua cambia abruptamente en distancias cortas.
· Flujo no permanente: la profundidad del flujo cambia con el tiempo
Ø
Flujo uniforme no permanente: la superficie del
agua fluctúa de un tiempo a otro permaneciendo paralela al fondo del canal
(algo imposible).
Ø
Flujo no permanente: el caudal y la profundidad
del flujo varían en el tiempo
§
Flujo gradualmente variado no permanente: el
caudal y la profundidad del flujo varían gradualmente en el tiempo y en una
sección larga determinada.
§
Flujo rápidamente variado no permanente: el
caudal y la profundidad del flujo varían abruptamente en el tiempo y en una
sección corta determinada.
ENERGÍA ESPECIFICA EN CANALES
La energía de cualquier línea de corriente que pasa por una sección del canal puede expresare como la altura en metros de agua, que es la suma de la elevación por encima del nivel de referencia, la altura de presión y la altura de velocidad. Se considera un canal prismático, con flujo permanente, paralelo con una pendiente pequeña. La energía específica en la sección de un canal se define como la energía en metros columna de agua medido desde el fondo. Este principio se puede deducir a partir de la ecuación de Bernoulli:
Para que se cumpla este principio, se considera que el fluido se mueve en un régimen estacionario (la velocidad del flujo no varía en el tiempo), no se aprecia la viscosidad del fluido, es decir, la fuerza de rozamiento que tiene este con las paredes de la tubería; y que la única fuerza que actúa sobre el líquido y permite su movimiento es la gravedad. (Ven Te Chow, 1994)
CURVA TIRANTE VS ENERGÍA ESPECÍFICA
La curva se obtiene graficando la
profundidad de flujo vs la energía específica, para una sección y un caudal
determinados. Esta tiene dos ramas, la rama AC y BC, la primera se aproxima al
eje horizontal y la otra al eje vertical asintóticamente a la línea OD la cual
está a 45° y pasa por el origen; este caso se presenta cuando el canal es de
pendiente pequeña o menor a los 6°; cuando la pendiente se aumenta el ángulo
de la recta OD aumentará, hasta tal punto de acercarse al eje de las y, ya que
la energía respecto a la profundidad es mayor por el aumento de la pendiente del canal y su
velocidad. Para una energía específica determinada existen la profundidad baja
y profundidad alta. La profundidad baja es la profundidad alterna de la
profundidad alta. En el punto C, la energía específica es mínima. Los flujos
que se encuentra en sobre la rama superior de la curva en encuentran en un
rango subcritico mientras que aquellos que se encuentra sobre la rama inferior
de la curva en encuentran en un rango supercrítico. (Ven
Te Chow, 1994)
Bibliografía:
Ven Te, Chow. (1994). Hidráulica de canales abiertos.
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