Hidraulica

Hidráulica
Definición
La hidráulica es una rama de la física y la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa (fuerza) y empuje de la misma.
Canal
En ingeniería se denomina canal a una construcción destinada al transporte de fluidos generalmente utilizada para agua y que, a diferencia de lastuberías, es abierta a la atmósfera, no se produce gasto energético. También se utilizan como vías artificiales de navegación. La descripción del comportamiento hidráulico de los canales es una parte fundamental de la hidráulica y su diseño pertenece al campo de la ingeniería hidráulica, una de las especialidades de la ingeniería civil.
Desplazamiento del agua en los canales
Debido a las mismasfuerzas que aparecen en la mecánica clásica:
• Rozamiento del agua con las paredes: Fuerza de rozamiento
• Peso del agua: Fuerza de la gravedad
• Transporte de partículas en el agua: Fuerza tractiz
• Erosión del canal: Fuerza erosiva

Característicasque influyen en el estudio y diseño de un canal
Geométricas.
• Sección transversal.
• Pendiente longitudinal (cociente entre el desnivel del fondo y la longitud que hay entre dos puntos de distinto nivel)
Constructivas
• Clase y calidad del material de las paredes (Determinan el coeficiente de rugosidad)
Presencia de singularidades
Hidráulicas
• Velocidad
• Caudal
• Radio hidráulico
•Sección mojada
Tipos de canales
Según la visibilidad del agua
• Abiertos
• Cerrados
Según el material
• De tierra (Abiertos)
• Hormigón en masa y hormigón prefabricado (Abiertos)
• Materiales asfálticos (Abiertos)
• Membranas plásticas, como PVC (Abiertos)
• Tuberías de hormigón en masa (Cerrados)
• Hormigón armado (Cerrados)
• Plásticos: PVC, PE, PRFV (Cerrados)
•Fibrocemento(Cerrados)
• Acero(Cerrados)
Según la sección
• Semicirculares(Abiertos de hormigón en masa o armado prefabricado)
• Rectangulares (Abiertos y cerrados de cualquier tipo de material)
• Trapezoidales (Abiertos de cualquier tipo de material)
• Parabólicos (Abiertos de hormigón en masa o armado prefabricado)
• Circulares (Cerrados)
• Ovoides (Cerrados)
• Herradura (Cerrados)
Movimientodel Agua en Canales
En un movimiento permanente uniforme: la velocidad del agua es misma en todos los puntos de una sección transversal a lo largo del tiempo y el espacio.
Realmente la velocidad del agua no es la misma en todos los puntos de una misma sección, pero en la mayoría de los casos Reynolds > 2.300 pudiéndose aplicar en estos casos la hipótesis de igualdad de velocidad
En estemovimiento del agua en canales se verifica la ecuación de la continuidad
Q = Smojada x v
En cualquier punto se verifica la ecuación de Bernouilli
H = z + (P/g) + (V2/2g) + ΔH
En canales, el agua circula a presión atmosférica por lo que Bernouilli se convierte en
H = z + (V2/2g) + ΔH
Para el caso de canales con pendiente uniforme y sección mojada constante, la línea de energía y la superficie libredel agua son paralelas entre ellas y ambas con la solera del canal
Si denominamos:
y = calado del agua
z´ = cota de solera del canal
z = z´ + y
La línea de energía será = y + v2/2g
La línea piezométrica será = y

Las pérdidas de carga en este tipo de canales dependen de la pendiente del mismo:
ΔH = i * L
i = pendiente del canal
L = distancia horizontal entre el punto deinicio y el punto final
Puede expresarse por tanto en canales, la ecuación de la energía como:
H = y + (V2/2g) + ΔH
O su equivalente
h = y + (Q2/2gS2)
La fórmula fundamental para canales viene dada por la expresión:
V = C * (Rh * i)1/2 Q
Donde:
V = velocidad media del agua, en m/s
Rh = radio hidráulico, en metros
i = pendiente del canal, en unidades
Valores del coeficiente C por...