Drenaje Superficial

CAPÍTULO 4. DRENAJE SUPERFICIAL
4.1. TIPOS DE FLUJO
Las estructuras hidráulicas de drenaje vial funcionan a superficie libre o canal
abierto, sujeto a la presión atmosférica. Dependiendo de lavariación de la
profundidad y de la velocidad del flujo, a lo largo del canal y en el tiempo
ocurren diferentes tipos de flujo, clasificados como uniformes, no uniformes o
variados, permanentes y nopermanentes o combinaciones de los anteriores,
lo cual resulta conveniente para aplicaciones prácticas.
4.1.1. Flujo crítico
La Energía Específica1 (E), definida como la energía con respecto alfondo
del canal, se expresa como:
2g
V
E = y + α
2
[4.1]
Siendo: y: Profundidad del agua, en metros (m).
α: Coeficiente de Coriolis.
V: Velocidad media del flujo, en metros por segundo (m/s).
g:Aceleración de la gravedad, en metros por segundo
cuadrado (m/s2).
Para un caudal dado, la energía específica es mínima para una profundidad
“y” denominada profundidad crítica. Esta condición sesatisface cuando:
= 1
α
g D
V
F =
[4.2]
En donde: F: Número de Froude.
D: Profundidad hidráulica, en metros (m).
1Una descripción de estas ecuaciones básicas de fluidos y la derivación de lasexpresiones
que se presentan en este numeral se puede consultar, entre otras, en las referencias 4.5, 4.7
y 4.33.
Instituto Nacional de Vías Manual de Drenaje para Carreteras
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A partir de laanterior ecuación es posible encontrar el valor de la profundidad
crítica (yc), lo que para secciones simples se puede realizar algebraicamente,
siendo necesario en secciones de ríos o máscomplejas aplicar métodos
gráficos o numéricos, nomogramas o procedimientos de ensayo y error para
encontrar la profundidad crítica.
Si bien para canales el flujo crítico no es deseable2, pues éste esinestable al
sufrir cambios de nivel significativos ante pequeñas variaciones de energía
específica, sí tiene importantes implicaciones en el control del flujo, como se
describe a continuación y en...