Diseño de Canales Flashcards
CANALES DEFINICIÓN
Los canales son conductos que sirven para el transporte del agua, desde el
punto de captación hasta el punto de entrega para su uso (generación de
energía eléctrica, riego, uso poblacional, etc.). Generalmente los canales que
se utilizan en las plantas hidroeléctricas son revestidos, en cambio, por razones
de costo en lo que se refiere a la inversión inicial, en la mayoría de los casos, los
canales con fines de irrigación se dejan sin revestir.
DISEÑO HIDRÁULICO DE CANALES
Para el diseño de estructuras de canales, el ingeniero deberá conocer los tipos
de materiales, dimensiones apropiadas, el refuerzo de acero en proporciones
normadas, para proporcionar estabilidad hidráulica y estructural (en el
presente curso nos abocaremos a la estabilidad hidráulica).
El diseño hidráulico proporciona
(1) una capacidad adecuada para la
estructura del canal cuando se quiere conducir el flujo a una profundidad
deseada. (2) un borde libre adecuado, en caso de avenidas. (3) Permite la
disipación de energía con turbulencia mínima aguas abajo de las estructuras.
(4) Una proporcionalidad estructural en algunas transiciones para minimizar las
pérdidas de carga hidráulicas.
2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS CANALES
De acuerdo con su origen los canales se clasifican en:
Canales Artificiales y naturales.
Canales naturales.
Estos son todos los cursos de agua que existen de manera natural
en la tierra, los cuales varían en tamaño La sección transversal de un canal natural es
generalmente de forma muy irregular y variable durante su recorrido lo mismo que su
alineación y las características y rugosidad de los lechos.
Canales artificiales.
Son todos aquellos construidos o desarrollados mediante el
esfuerzo de la mano del hombre, tales como: canales de riego, de navegación,
control de inundaciones, etc. Usualmente se diseñan con formas geométricas regulares
(prismáticos), un canal construido con una sección transversal invariable y una
pendiente de fondo constante se conoce como canal prismático. El término sección
de canal se refiere a la sección transversal tomado en forma perpendicular a la
dirección del flujo. Las secciones transversalesmás empleadas son las siguientes:
i) sección trapezoidal: para canales de tierra, proveen las pendientes necesarias
para estabilidad, y en canales revestidos.
ii) sección rectangular: para canales construidos conmateriales estables, para
canales excavados en roca y para canales revestidos.
iii) sección triangular: en cunetas revestidas en las carreteras, canales de tierra
pequeños, también se emplean revestidos, como alcantarillas de carreteras.
iv) sección parabólica: es la forma que toman aprox. muchos canales naturales y
canales viejos de tierra.
v) sección circular: empleada en alcantarillas, y en túneles.
2.4. FLUJO EN CANALES ABIERTOS
La cinemática de los líquidos trata del movimiento de sus partículas, sin considerar la
masa ni las fuerzas que actúan, en base al conocimiento de las magnitudes
cinemáticas siendo lamás importante la velocidad.
2.4.1. FLUJO, CAMPOS DE UN FLUJO
Un campo de flujo es cualquier región en el espacio donde hay un fluido en
movimiento, la condición es que la región del flujo quede ocupada por el fluido.
Estos pueden ser campos vectoriales o escalares.
Flujo
Se define como flujo a un fluido en movimiento. Las partículas dentro de un flujo
pueden seguir trayectorias definidas denominadas “líneas de corriente”.
• Línea de Corriente o Flujo: es una línea continua trazada a través de un fluido
siguiendo la dirección del vector velocidad en cada punto. Formada por la
posición instantánea de una serie de partículas, que forman como un hilo: cada
partícula ha de estar en la dirección del vector velocidad de la anterior.
• Sección transversal: aquella que es perpendicular a la línea de flujo.
El flujo en canales abierto
tiene lugar cuando los líquidos fluyen por la acción de la gravedad y sólo están parcialmente envueltos por un contorno sólido. En el flujo de canales abiertos, el líquido que fluye tiene superficie libre y sobre él no actúa otra presión que la debida a su propio peso y a la presión atmosférica.
2.4 CLASIFICACIÓN DEL FLUJO EN CANALES ABIERTOS
Según la variación del tiempo, flujo permanente y no permanente
se emplea el
tiempo como criterio de clasificación. El flujo es permanente si los parámetros
(velocidad, tirante, área, etc.), no cambian con respecto al tiempo, es decir, en una
sección del canal en todos los tiempos los elementos del flujo permanecen
constantes.
Un flujo uniforme puede ser permanente o no permanente, según cambie o no l a
profundidad con respecto al tiempo.
2.4. CLASIFICACIÓN DEL FLUJO EN CANALES ABIERTOS Según la variación en el espacio, flujo uniforme y flujo variado
utiliza el espacio
como criterio de clasificación. El flujo es uniforme si los parámetros (velocidad, área,
tirante, etc.), no cambian con respecto al espacio, es decir, en cualquier sección
del canal los elementos del flujo permanecen constantes. Si los parámetros varían de una sección a otra, el flujo se llama no uniforme o
variado,
2.4. CLASIFICACIÓN DEL FLUJO EN CANALES ABIERTOS Según la fuerza de gravedad
El efecto de la gravedad sobre el estado de flujo se
representa por la relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas gravitacionales. Esta
relación está dada por el número de Froude,
2.4. CLASIFICACIÓN DEL FLUJO EN CANALES ABIERTOS iv. Flujo uniforme y permanente:
La profundidad del flujo no cambia durante el
intervalo de tiempo bajo consideración, es el tipo de flujo fundamental que
se considera en la hidráulica de canales abiertos. El flujo uniforme y
permanente comprende dos condiciones de flujo. La línea de alturas totales
es paralela a la superficie del liquido (línea de alturas piezométricas) y por
encima de ella.
2.4. CLASIFICACIÓN DEL FLUJO EN CANALES ABIERTOS iv. Flujo uniforme y permanente
Flujo uniforme permanente
Flujo uniforme permanente: La profundidad del flujo no cambia durante el intervalo de tiempo bajo consideración, es el tipo de flujo fundamental que se considera en la hidráulica de canales abiertos
