ENERGÍA ESPECIFICA


HIDRAULICA DE CANALES
INGENIERIA CIVIL




UNIDAD II
ENERGIA ESPECÍFICA

















INDICE





















TRANSICIONES Y CURVAS EN REGIMEN SUBCRITICO.

1. Transición

La transición en un canal es una estructura desenada para cambiar la forma o el área de la seccióntransversal del flujo. En condiciones normales de diseño e instalación prácticamente todos los canales y canaletas requieren alguna estructura de transición desde los cursos de agua y hacia ellos. La función de una estructura de este tipo es evitar pérdidas de energía excesivas, eliminar ondas cruzadas y otras turbulencias y dar seguridad a la estructura y al curso de agua.
Los tipos comunes detransición incluyen transiciones de entrada y de salida entre canales y canaletas; entre canales y túneles, y entre canales y sifones invertidos.
2. Transiciones entre canales y canaletas o túneles.

Con base en el comportamiento de estructuras existentes, se ha encontrado que los siguientes aspectos son importantes en el diseño.
A. PROPORCIONAMIENTO: para tener una transición bien diseñada debenconsiderarse las siguientes reglas para las dimensiones:
1. En ángulo máximo óptimo entre el eje del canal y una línea que conecte los lados del canal entre las secciones de entrada y de salida es 12.5°.
2. Evítese los ángulos agudos en la superficie dela gua o en la estructura, ya que estos inducirán ondas estacionarias extremas y turbulencia.
B. PERDIDAS: La pérdida de energía de unatransición está compuesta por perdidas de fricción y pérdidas de conversión. Las pérdidas de fricción pueden estimarse por medio de cualquier ecuación de flujo uniforme, como la ecuación de Manning. Esta pérdida a menudo tiene un efecto muy pequeño en el perfil de flujo de la transición y puede ignorarse en el diseño preliminar. Las perdida de conversión generalmente se expresa en términos del cambio dealtura de velocidad entre las secciones de entrada y de salida de la estructura.
Para estructuras de entrada, la velocidad de entrada es menor que la velocidad de salida; por consiguiente, la superficie de agua simple debe caer por lo menos la diferencia completa entre las alturas de velocidad mas una pequeña perdida por conversión conocida como perdida de entrada. Por consiguiente, la caída ∆ y′en la superficie de agua para estructuras de entrada puede expresarse como



Donde ∆hv es la diferencia en altura de velocidad y ci es un coeficiente para la perdida por entrada.
Para estructuras de salida la velocidad se reduce, al menos en parte, con el fin de elevar la superficie del agua, conocido como recuperación de la altura de velocidad, a menudo va acompañado de una superficiedel agua para estructuras de salida puede expresarse como


Donde co es un coeficiente [ara las perdidas por salida.
Los valores promedio recomendados para un diseño seguro de ci y co con los siguientes:

TIPO DE TRANSICION
CI
CO
Tipo alabeada
0.10
0.20
Tipo cuadrante de cilindro
0.15
0.25
Tipo simplificado con línea recta
0.20
0.30
Tipo linea recta
0.30
0.50
Tipo extremoscuadrados
0.30 +
0.75

C. BORDE LIBRE: Pueden utilizarse reglas aproximadas para la estimación del borde libre revestidos y no revestidos. Para profundidades de flujo superiores a 12 pies, debe darse especial consideración al borde libre en la transición.

D. ELIMINACION DEL RESALTO HIDRAULICO: La existencia de un resalto hidráulico en una transición puede objetarse si obstaculiza el flujo yconsume energía útil. Cuando la transición viene desde un flujo supercrítico a un flujo subcritico, el resalto hidráulico puede eliminarse mediante proporcionamiento cuidadoso de las dimensiones de la transición.
GEOMETRIA Y PÉRDIDAS EN UNA TRANSICION

La pérdida de energía de una transición está compuesta por pérdidas de fricción y pérdidas de conversión. Las pérdidas de fricción pueden...