distribucion de velocidades y presiones en canales

Distribución de Velocidades en una Sección de Canal

Debido a la presencia de la superficie libre y a la fricción a lo largo de las paredes del canal, las
velocidades no están uniformemente distribuidas en su sección. Para el estudio de la distribución
de las velocidades se consideran dos secciones:
a) Sección transversal: La resistencia ofrecida por las paredes y por el fondo del canal,reduce la
velocidad. En la superficie libre, la resistencia ofrecida por la atmósfera y por el viento (aunque
este último tiene muy poco efecto) también influye sobre la velocidad. La velocidad máxima
medida en canales será encontrada en la vertical (1) (central) Figura 3-5, por debajo de la
superficie libre a una distancia de 0.05 a 0.25 de la profundidad.

b) Sección longitudinal: En laFigura 3-6 se muestra la variación de la velocidad en las verticales
(1), (2) y (3), indicadas anteriormente. Considerándose la velocidad media en determinada sección
como igual a 1.0, se puede trazar el diagrama de variación de la velocidad con la profundidad
(Figura 3-7).

La distribución de velocidades en una sección de canal depende también de otros factores, entre
ellos la forma inusual dela sección, la presencia de curvas a lo largo del canal,
etc. En una curva, la velocidad se incrementa de manera sustancial en el lado convexo, debido a la
acción centrifuga del flujo.
En la Figura 3-8 se muestra el modelo general de la distribución de velocidades para varias
secciones horizontales y verticales en un canal con sección rectangular y las curvas de igual
velocidad de la seccióntransversal.

Los modelos generales para la distribución de velocidades en diferentes secciones de canal se
muestran en la Figura 3-9.

Distribución de Presión en una Sección de Canal
La presión en cualquier punto de la sección transversal del flujo en un canal con pendiente baja
puede medirse por medio de la altura de la columna de agua en un tubo
piezométrico instalado en el punto. Alno considerar las pequeñas perturbaciones debidas a la
turbulencia, etc., es claro que el agua en esta columna debe subir desde el punto de medición
hasta la línea de gradiente hidráulico o superficie de agua. Por consiguiente, la presión en
cualquier punto de la sección es directamente proporcional a la profundidad del flujo por debajo
de la superficie libre e igual a la presión hidrostáticacorrespondiente a esta profundidad. En otras
palabras, la distribución de presiones a lo largo de la sección transversal del canal es igual a la
distribución hidrostática de presiones; es decir, la distribución es lineal y puede representarse
mediante una línea AB (Figura 3-10). Esto se conoce como “ley hidrostática de distribución de
presiones.”

FIGURA 3-10 Distribución de presiones encanales a flujo paralelo.

En efecto, la aplicación de la ley de hidrostática a la distribución de presiones en la sección
transversal de un canal es válida solo si los filamentos de flujo no tienen componentes de
aceleración en el plano de la sección transversal. Este tipo de flujo se conoce como flujo paralelo,
es decir, aquel cuyas líneas de corriente no tienen curvatura sustancial nidivergencia.
En consecuencia, no existen componentes de aceleración apreciables normales a la dirección del
flujo, las cuales perturbarían la distribución hidrostática de presiones en la sección transversal de
un flujo paralelo.

En problemas reales el flujo uniforme es prácticamente un flujo paralelo. El flujo gradualmente
variado también puede considerarse como flujo paralelo, debido a que elcambio en la
profundidad de flujo es tan suave que las líneas de corriente no tienen curvaturas apreciables ni
divergencia; es decir, la curvatura y la divergencia son tan pequeñas que el efecto de las
componentes de aceleración en el plano de la sección transversal es insignificante. Por

consiguiente, para propósitos prácticos, la ley hidrostática de distribución de presiones es
aplicable...