Canales Diseño

Introducción

En el control de flujos hidráulicos, es frecuentemente el diseño de una transición entre dos canales de diferente sección transversal, es importante que el ingeniero civil tenga los conocimientos básicos para el diseño de estructuras hidráulicas especiales que gobiernan el flujo, mediante la determinación del número de FROUDE, y los efectos del cambio en las líneas de flujo en un punto especifico de un canal.

En este tipo de diseño se deben minimizar las pérdidas de energía, eliminar las ondulaciones que puedan generarse, eliminar zonas muertas para evitar la sedimentación.

Estructuras de transición

Consideraciones generales

Un trabajo que frecuentemente deben realizar los ingenieros civiles, consiste en el diseño de una transición entre dos canales de diferente sección transversal, o entre un canal y una galería o un sifón. Como criterios para el dimensionamiento hidráulico se pueden mencionar:

Minimización de las pérdidas de energía por medio de estructuras económicamente justificables.

Eliminación de las ondulaciones grandes y de los vórtices (por ejemplo, los vórtices de entrada con el consecuente peligro de introducción de aire.

Eliminación de zonas con agua tranquila o flujo muy retardado (por ejemplo: las zonas de separación traen consigo e! riesgo de depósito de material en suspensión).

Estos criterios se cumplen para el caso de flujo subcrítico, si se le confiere a la estructura de transición una forma hidrodinámica con la ayuda de relaciones derivadas del fenómeno de la formación de ondas. El problema de la formación de ondas no se restringe a las estructuras con flujo supercrítico. También en flujo sub-crítico se forman ondas permanentes si hay cambios bruscos de dirección o cambios fuertes de nivel del fondo del canal. En este último caso puede llegar a presentarse un cambio de régimen con salto hidráulico, si no se pone atención en el diseño de la estructura (Chow, 1959, pág. 314).

Para los cálculos hidráulicos en las estructuras de transición con flujo subcrítico son admisibles las siguientes hipótesis:

Se supone que la pendiente de la línea de energía es constante en el tramo relativamente corto de la estructura de transición y, en ausencia de pérdidas locales, puede, asimismo, calcularse por tramos con la ayuda de la ecuación de Gauckler-Manning-Strickler:

La velocidad varía principalmente en función de la distancia, pueden definirse para las secciones transversales extremas y efectuar una interpolación para las secciones intermedias.

Pasos para el diseño de una estructura de transición.

Una ayuda valiosa en el cálculo hidráulico es el diagrama de energía con las curvas Ho-y. Se recomienda trazar, con el caudal dado Q, una familia de curvas para varias secciones transversales de la estructura, donde

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