Hidráulica de canales

El flujo de agua a través de un conducto puede ser flujo en canal abierto o en tubería. Tienen ciertas características similares, pero se pueden diferenciar en un aspecto muy importante.
Cuando hablamos de un flujo en canal, nos referimos a un flujo con una superficie libre, lo cual no sucede en las tuberías. Las superficies libres están expuestas, por lo que en ellas influye la presiónatmosférica, mientras que el flujo en una tubería no está afectado por ésta, ya que se encuentra confinado en un sistema cerrado, es por esto que en las tuberías sólo tomamos en cuenta la presión hidráulica.
Aunque como ya dijimos, se tienen muchas similitudes entre los dos tipos de fluidos, de canal abierto y tuberías, es mucho más difícil calcular problemas de flujo de canales abiertos. El cálculo secomplica, ya que la posición de la superficie libre cambia al paso del tiempo, y por el hecho de que la profundidad, el caudal, la pendiente en el fondo del canal y otras características, también van cambiando. Esto hace que sea muy difícil obtener datos del canal, ya que tiene muchas variables.
En una tubería, la sección transversal suele ser constante, teniendo sólo en ciertos tramosencontramos reducciones o aumento del diámetro, pero son dimensiones conocidas y controladas, por lo que el cálculo para problemas en tuberías se vuelve más sencillo.
La sección transversal en una tubería normalmente es circular, en cambio en un canal, las formas son totalmente variables de un punto a otro, desde circular hasta formas totalmente irregulares gracias al comportamiento de la corriente delfluido y otros factores.
En las tuberías por lo general se tienen rugosidades, por las que se presenta una resistencia al flujo. Dichas rugosidades pueden variar mucho, desde aquellas que corresponden a la de una tubería nueva, de latón liso o de madera machimbrada hasta las que corresponden a tuberías de hierro o acero, corroídas o viejas. Viéndolo desde el punto de vista de canales abiertos, laresistencia al flujo se da gracias a los metales pulidos utilizados en canaletas de pruebas, o bien, las paredes que hay en un río. La rugosidad en los canales también varía dependiendo de la posición de la superficie libre, es por esto que al elegir los coeficientes de fricción con los que se trabajará es más complicada de elegir, ya que se tiene cierta incertidumbre.
Es por estos factores quepara tratar los canales abiertos se utilizan técnicas más empíricas que en las tuberías. Hasta hoy en día no se tiene un mejor método que el empírico para ver resultados prácticos, siempre y cuando se utilice de manera cuidadosa.
En un flujo cerrado no siempre es tomado en cuenta como flujo de tubería, ya que si se tiene un pedazo abierto, lo consideraremos un canal cerrado. Un ejemplo muy clarode esto, es un alcantarillado, que es un sistema cerrado pero al diseñarse se hace normalmente pensado como un canal abierto, ya que tiene pedazos abiertos.
Tipos de fluidos:
* Flujo permanente
En un canal abierto se considera flujo permanente si la profundidad de flujo no cambia con el paso del tiempo, o es tan pequeña que se puede considerar constante. En la mayoría de los casos en loscanales abiertos, se considera un flujo permanente.

* Flujo no permanente
Se considera como no permanente cuando la profundidad va cambiando con el paso del tiempo. Solamente se tomará en cuenta como no permanente cuando el cambio sea considerable.
Para los flujos no permanentes, utilizaremos la ecuación de continuidad.

* Flujo uniforme
En canales abiertos llamamos flujo uniformecuando la profundidad es la misma en cada sección del canal. Se puede considerar permanente o no permanente, dependiendo del comportamiento a lo largo del tiempo. En el estudio de canales abiertos, se considera casi siempre un flujo uniforme permanente.

* Flujo variado
Este es aquel que se da cuando la profundidad del canal va variando a lo largo de la trayectoria. El flujo variado...