Hidraulica

Ingeniería Hidráulica.

Flujo gradualmente variable en canales.

El flujo gradualmente variado en canales se refiere a un flujo permanente cuya profundidad varia gradualmente en la dirección del canal, de tal manera que las líneas de corrientes son rectas y prácticamente paralelas y por lo mismo, la distribución de la hidrosestatica de presión prevalece en cada sección.

Se tendrán en cuenta las siguientes hipótesis para el estudio de flujo gradualmente variable en canales:

La pérdida de altura en una sección es igual que la de un flujo uniforme con las mismas características de velocidad y radio hidráulico.

La pendiente del canal es pequeña (<10%). Esto quiere decir que la profundidad del flujo puede medirse verticalmente o perpendicularmente al fondo del canal y no se requiere hacer corrección por presión ni por arrastre del aire.

El canal es prismático.

Los coeficientes de distribución de la velocidad y el de rugosidad son constantes en el tramo considerado.

El flujo gradualmente variado puede ser de dos tipos:

Flujo variado retardado: se presenta cuando la velocidad de flujo disminuye, y por ende, aumenta la profundidad en el sentido de la corriente.

Flujo variable acelerado: se presenta cuando la velocidad del flujo aumenta, y por ente, disminuye la profundidad en el sentido de la corriente.

Curvas de remanso.

Perfil longitudinal aguas arriba de la superficie de un curso de agua, a partir del punto en que dicha superficie se eleva como consecuencia de una obstrucción natural o artificial.

Tipos de perfil en hidráulica.

Perfiles de flujo.

Los perfiles de flujo se clasifican con base en dos criterios básicos:

Según su profundidad.

Según la pendiente del canal.

El primer criterio divide la profundidad del canal en varias zonas:

Zona 1: Sobre la profundidad normal (en pendiente subcrítica) ó sobre la profundidad crítica (en pendiente supercrítica).

Zona 2: Entre las profundidades crítica y normal.

Zona 3: Bajo la profundidad crítica (en pendiente subcrítica) ó bajo la profundidad normal (en pendiente supercrítica).

El segundo criterio considera cinco condiciones de la pendiente:

H: Horizontal.

M: Moderada o subcrítica.

C: Crítica.

S: Pronunciada o supercrítica.

A: Adversa.

Estos dos criterios permiten hacer la clasificación como H2, H3; M1, M2, M3; C1, C2, C3; S1, S2, S3; A2 y A3, donde la letra se refiere a la pendiente y el número a la zona de profundidad.

Métodos numéricos para el cálculo de flujo gradualmente variado.

Resalto hídrico.

Los saltos hidráulicos ocurren cuando hay un conflicto entre los controles que se encuentran aguas arriba y aguas abajo, los cuales influyen en la misma extensión del canal. Este puede producirse en cualquier canal, pero en la practica los resaltos se obligan a formarse en canales de fondo horizontal, ya que el estudio de un resalto en un canal con pendiente es un problema complejo y difícil de analizar teóricamente.

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