Resumen de Diapositivas de Hidraulica de canales

6.1. Aspectos generales

• Si no sale o entra agua entre las secciones 1 y 2 de un canal, aplica la ecuación:

𝐐 = 𝐕𝟏𝐀𝟏 = 𝐕𝟐𝐀𝟐 = . . . . . . • Si sale o entra agua al canal entre las secciones 1 y 2, entonces:

𝐐 ≠ 𝐕𝟏𝐀𝟏 ≠ 𝐕𝟐𝐀𝟐 ≠ . . . . . ← 𝑭𝒍𝒖𝒋𝒐 𝒆𝒔𝒑𝒂𝒄𝒊𝒂𝒍𝒎𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒗𝒂𝒓𝒊𝒂𝒅𝒐

• Ejemplos: •  Cunetas a lo largo de carreteras ,• Vertedores de canal lateral,• Canales de agua de lavado de filtros • Canales de efluentes alrededor de tanques de plantas de tratamiento de agua residuales • Canales principales de riego y drenaje en sistemas de irrigación.

Características del flujo espacialmente variado

• El gasto varía a lo largo del canal. • El agua agregada o extraída causa perturbaciones en el

contenido de energía o de momentum del flujo. • El comportamiento hidráulico es más complicado que el de un flujo con caudal constante.

-Tipos de flujo espacialmente variado

 Flujo espacialmente variado: -flujo con gasto creciente, -flujo con gasto decreciente

Flujo con caudal creciente

• Por pérdidas de energía altas e inciertas se usa la ecuación de momentum en lugar de la ecuación de energía. • En la práctica, por la alta pérdida de energía los canales con este tipo de flujo son ineficientes, pero algunas veces son necesarios.

Flujo con caudal decreciente

• La desviación de flujo no afecta la altura de energía. • Por lo anterior se usa la ecuación de energía.

Rejillas de fondo

Las rejillas de fondo se usan para extraer agua de los canales, arroyos o ríos.

• El tipo de flujo que ocurre en ellas es flujo decreciente.

• La energía específica es constante a través del paso del agua sobre la rejilla.

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¿Para qué se requiere una transición?

• Para modificar la forma y dimensiones de la sección trasversal, o cambiar la dirección del trazo en planta o en elevación, a fin de satisfacer requerimientos hidráulicos, topográficos o de tipo estructural.

• ¿En qué afecta una transición al flujo?

• Al tirante, velocidad o régimen hacia aguas arriba o hacia aguas abajo, del sitio en que se producen.

• ¿Cuál es la función de una transición?

• Modificar gradualmente el escurrimiento para reducir los efectos de pérdidas excesivas de energía, ondas cruzadas y otras turbulencias, así como proporcionar seguridad a la conducción.

¿Los cambios en el flujo son permanentes?

• La mayoría de las transiciones producen un cambio permanente en el flujo, pero algunas (por ejemplo las curvas) producen sólo cambios momentáneos.

• ¿Cómo es la longitud de las transiciones?

• Comparativamente corta, aunque algunas pueden afectar el flujo en una gran distancia aguas arriba o aguas abajo.

Transición

• Estructura que permite modificar el flujo mediante cambios en la dirección, pendiente, sección transversal, o elevación de la plantilla de un canal.

• Control

• Es una característica del canal, natural o hecha por el hombre, la cual fija una relación entre el tirante y el gasto en su proximidad.

¿Qué relación existe entre los controles y las transiciones?

• Todos los controles son transiciones, pero no todas las transiciones son controles.

¿Cómo se clasifican las transiciones respecto a su función como controles?

• En las que siempre actúan como controles y las que bajo ciertas circunstancias pueden actuar como controles.

• Las transiciones que siempre actúan como controles incluyen los dispositivos de aforo.

¿Cómo se provoca el flujo crítico para aforar?

• Pequeña elevación en el fondo del canal, tal como un vertedero.

• Contracción en la sección trasversal, tal como en una canaleta de flujo critico.

Vertedero (desventajas)

• Efectivo, pero causa perdidas de altura relativamente altas.

• Las partículas en suspensión se depositan aguas arriba lo que causa cambio en el coeficiente de descarga.

Canaleta de flujo crítico (ventajas):

• Resuelve parcialmente las desventajas del vertedero.

Canaletas de flujo crítico

• Tipo Vénturi  • Canaleta Parshall (siguientes láminas)

En las ecuaciones anteriores:

• Q = gasto, pies3/s; W = ancho de garganta, pie y Ha = la lectura aforo, pie.

• Si Hb / Ha > 0.6 para canaletas de 3, 6 y 9 a 50 pies, hay sumergencia.

• La sumergencia reduce el gasto, por lo que hay que corregir (restar).

• Las correcciones se muestran en las figuras de más adelante.

• La corrección para la canaleta de 1 pie se hace aplicable a canaletas mayores multiplicado la corrección de la canaleta de 1 pie por el factor de la tabla siguiente.

Operación del canal Parshall

• Tratar que exista flujo libre, es decir, Hb/Ha < 0.6.

• El límite máximo es Hb/Ha < 0.95 porque la medición no será confiable con valores mayores.

• El tamaño y la elevación de la cresta dependen del caudal que vaya a medirse y del tamaño de la canaleta.

• Las perdidas de energía pueden determinarse a partir de los diagramas de más adelante.

¿Para qué se requieren los cambios de sección?

• Para unir dos canales con distintas: • Formas de secciones trasversales. • Dimensiones.

• Reducir o aumentar la velocidad del flujo e impedir la erosión o depósito de material suelto.

Cambios de sección:

-Contracciones (transiciones convergentes),- Expansiones (transiciones divergentes)

• En contracciones hay poca pérdida de energía porque no hay desprendimiento del flujo de las paredes. • En expansiones ocurre lo contrario. • Transiciones •Bruscas o escalones verticales u horizontales. • Graduales.

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