Canal de concreto con h canales

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PARA LA TRANSICIÓN DEL CANAL REVESTIDO AL CANAL NO REVESTIDO
Canal de concreto, lo óptimo es que la sección sea de M.E.H, pero también se debe de cumplir la condición de Fr<= 0.8, y la V máx<=3 m/s, las condiciones de borde son S=003 m/m y Q= 4.2 m3/s.

Como se puede ver, con la sección de M.E.H no se cumple la condición de, por lo que se debe de comenzar a cambiar la sección de talmanera que se cumplan las condiciones de diseño, pero sin alejarnos demasiado de la sección de M.E.H.

Para el canal de tierra, se busca que exista una sección de mínima infiltración

Una vez que ya están definidas las características de las secciones de entrada y de salida de la transición, se procede a diseñar la misma con las siguientes ecuaciones:
L=T1-T22×cot12o30´
Donde:
T1:Espejo de agua de la sección de entrada.
T2: Espejo de agua de la sección de salida.
L: Longitud de la transición
*El valor del ángulo (12º30´) es el recomendado según las investigaciones de Julián Hinds.
*La ecuación anterior es para una transición de contracción, para el caso de una transición en expansión se debe de cambiar el orden de T1 y T2
hf1-2=K×V122×g-V222×g
Donde:
hf1-2: Caídade la línea de energía.
V1: Velocidad en la entrada a la transición.
V2: Velocidad a la salida de la transición.
g: Aceleración de la gravedad.
K: coeficiente de Hinds; 0.3 para una transición de expansión en línea recta y 0.5 para una transición de contracción en línea recta.

Con lo que se obtiene:
L=4.99-1.762×cot12o30´
L=7.28m
Para poder halla el desnivel que debe de existirentre la entrada y la salida de la transición, se debe de hacer uso de la ecuación de energía y la ecuación de Hinds para la perdida de energía en una transición:
hf1-2=0.3×2.422×9.81-0.8522×9.81
hf1-2=0.077≈8cm
Por la ecuación de energía:
hf1-2=E1-E2+z1-z2
hf1-2=1.56-1.4+z1-z2
z1-z2=-8cm
Asumiendo el valor de la cota inicial z1=3200 msnm
z2= 3199.92 msnm
Los detalles de latransición se encuentran en los planos.
El canal de tierra se extiende por una longitud total de 102 metro, teniendo en cuenta que la pendiente de diseño del canal de tierra es de 0.0006 m/m, el punto final del canal de tierra tendrá la cota: z3= 3199.87 msnm
PARA LA TRANSICIÓN DEL CANAL NO REVESTIDO A LA RÁPIDA
El valor de la pendiente de la rápida es del 11%, la longitud total de la rápida,desde el tirante crítico hasta el punto de inicio de la trayectoria es aproximadamente 43 metros. La transición a ser diseñada debe para unir el canal de tierra con la rápida:
* El primer paso es hallar el valor de la base en la rápida, la cual se diseñará como una sección rectangular, con la ecuación:
b=18.78×Q10.11+Q
Entonces:
b=2.68≈2.7m
* Con esta base se procede a calcular eltirante crítico

Entonces la transición se calcula con las siguientes ecuaciones:
L=4.99-2.72×cot12o30´
L=5.16m
hf3-4=0.5×2.4822×9.81-0.8522×9.81
hf1-2=0.138≈14cm
Por la ecuación de energía:
hf3-4=E3-E4+z3-z4
hf3-4=1.40-0.94+z1-z2
z3-z4=-32cm
Entonces la cota en el punto 4, inicio de la rápida, es: z4=3199.55 msnm
DISEÑO DE LA RÁPIDA:
* En primer lugar se calculará el tirantenormal para esta sección, el USBR recomienda que utilizar el valor de 0.010 en las rápidas de concreto, para los 43 metros de trayectoria recta de la rápida el valor del tirante se calcula con el método de los tramos fijos:

Entonces a los 43 m el tirante es 18.6 cm.

* La cota en este punto será: z5=z4-43×sin(tan-1(0.11))
z5=3199.55-4.70
z5=3194.85 msnm

* Después se eligela longitud horizontal de la trayectoria (trayectoria de forma parabólica) de la rápida la cual debe de cumplir, según las recomendaciones del USBR, la siguiente condición:

0.5≥tanθL-tanθ0×2×hv×(cosθ0)2LT
Donde:
θL: Es el ángulo con el que llega el flujo al colchón disipador, para este caso toma el valor de 30° ó 0.5236 rad.
θ0: Es el ángulo inicial, es decir la pendiente del canal,...
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