Transiciones Flashcards
Puede una misma pendiente geométrica comportarse como moderada y pronunciada? Dé un ejemplo
Si; la condición de pendiente hidráulica depende de la relación entre el calado normal y el calado crítico. Por ejemplo tras el aumento de un caudal la pendiente del flujo puede pasar de pronunciada (S) a moderada (M)
Cómo se puede evaluar el tipo de pendiente en el caso de un cambio de sección?
Se puede evaluar a partir del cálculo de los calados normales y críticos en las dos secciones
Qué condición se debe satisfacer en el análisis de embocaduras?
Igualdad energética entre el embalse y la sección del canal
Qué factores se analizan en el estudio de embocaduras?
El tipo de pendiente y la longitud del tramo (condiciones asintóticas)
Qué condición se cumple para todo tipo de pendiente con embocadura no regulada?
El calado en la primera sección posterior a la embocadura es menor al nivel de la misma; y siempre es mayor o igual al calado crítico
Cómo se estudia el fenómeno de expansiones y contracciones en flujo rápidamente variado?
A partir de la ecuación de energía; despreciando la diferencia de cota en el fenómeno local, considerando que en el mismo no se producen pérdidas de energía significativas; se estudia el balance de energía específica antes y después del fenómeno; obteniendo dos curvas de energía específica para los distintos caudales unitarios, en el fenómeno de expansión el caudal unitario en la sección 2 va a ser menor, mientras que en la contracción va a ser mayor. Se obtiene que en el fenómeno de expansión, considerando el mismo nivel de energía específica; para régimen lento el calado aumenta; mientras que para régimen rápido el calado disminuye; en cambio en el fenómeno de contracción, debido a que q aumenta; el calado en régimen lento disminuye y en régimen rápido aumenta
Cual es el procedimiento de cálculo para el diseño de canales no revestidos por el método de la velocidad permisible?
-Se estima una velocidad permisible de modo que el flujo no cause erosión en el canal
-Se estima un valor para el coeficiente de Manning
-A partir de dicho coeficiente, de la velocidad estimada, y de la pendiente geométrica se estima el Radio Hidráulico del canal
-Considerando el caudal (constante), y la velocidad se estima el área de flujo.
-A partir del área y radio hidráulico se calcula el perímetro mojado.
-Considerando el área de flujo y el perímetro mojado se calcula el calado y el ancho de fondo del canal
Qué sucede cuando en una contracción el ancho de la salida es demasiado pequeño, de forma que no consta dentro de la curva de energía específica?
Cuando esto sucede, surge una readaptación del flujo; la energía no es suficiente para alcanzar algún punto de la curva de energía específica correspondiente al caudal unitario de la salida. Cuando esto sucede en un principio, el caudal unitario del flujo aumenta hasta el punto que se alcanza el caudal unitario máximo para dicho nivel de energía; debido a que el caudal unitario no puede transportarse a la salida de la contracción se produce una acumulación de agua (aguas arriba); dicha acumulación trae consigo una acumulación de energía específica, hasta el punto en el que se alcanza la curva de energía especifica correspondiente al caudal unitario de la contracción. En este punto los parámetros son compatibles, se detiene la acumulación y la salida de la contracción tiene un calado crítico (la mínima energía) para el caudal unitario de salida (diferente al calado crítico de la entrada)
Qué sucede en un escalón (con pendiente S) cuando la altura del escalón es demasiado grande para la curva de energía específica?
Se produce un reacomodo del flujo; en primer lugar debe existir una acumulación de agua en la entrada del escalón, por lo que es imperativo un resalto hidráulico; de modo que luego de dicho fenómeno se produzca una curva S1 hasta llegar a un calado compatible con el calado crítico (energía mínima) a la salida
En el diseño de canales a partir del método de la fuerza tractiva; Siempre se debe considerar el ángulo de reposo?
No, en el caso de canales con suelo cohesivo no se debe considerar el ángulo de reposo
En el diseño económico de un canal la altura del canal está totalmente ocupada por el agua?
No, siempre se debe dejar cierta altura de seguridad considerando que no se produzcan desbordamientos a partir de oleajes o subidas; generalmente es del 5% al 30% de la altura del canal dependiendo del caudal y la velocidad del flujo
Cuales son las funciones que se toman en cuenta al diseñar transiciones?
-Se plantean evitar las pérdidas de energía
-Evitar ondas cruzadas
-Dar seguridad al flujo
-Evitar la turbulencia
Cuál es el ángulo óptimo máximo en el diseño de transiciones?
Es de 12.5 grados
Cuál es el procedimiento de cálculo para el diseño de transiciones?
Para diseñar transiciones se procede como sigue:
Se determina la longitud de la transición a partir del ángulo optimo y de la geometría de la transición.
Se obtiene la diferencia de carga cinética total; a partir de esta diferencia se obtiene la diferencia de conversión de calados dependiendo del coeficiente de pérdidas por conversión.
Se realiza un boceto de la transición (perfil de agua) sin considerar las pérdidas por fricción.
A partir de las variaciones de cota por conversión se calcula la diferencia de energía cinética
Se obtiene la energía cinética total considerando el primer nivel de carga energética y las pérdidas de carga.
Se obtienen los valores de velocidad para cada tramo
A partir de los valores de velocidad y del caudal se obtiene el valor de Área.
Se determina el ancho superior del canal de forma empírica (datos aproximados al ojo)
Se obtiene el valor del ancho inferior (de solera) del canal
Se calcula el calado y aproximado sin considerar pérdidas por fricción
Se obtiene el radio hidráulico
Determinamos la pendiente de fricción a partir del coeficiente n; del caudal y geometría de la transición.
A partir de la pendiente de fricción y de la distancia discretizada (x) se obtienen las pérdidas por fricción en cada uno de los tramos
Se obtienen las pérdidas acumuladas
El perfil de agua se obtiene al restar el nivel inicial (total) de la variación de cota por conversión y por pérdidas de fricción
Se obtiene la pendiente del talud a partir de la cota y; además de los anchos superior e inferior estimados
Se puede obtener el nivel de agua en el canal a partir de la cota de la solera y la columna anterior
Se obtiene el ancho superficial a partir del ancho inferior, el calado estimado considerando pérdidas por fricción y la pendiente
