Física

Introduccin El anlisis del flujo de agua en canales es sumamente importante para el diseo de los mismos. El diseo de un canal consiste en la seleccin de la forma y dimensionamiento de la seccin transversal de manera que cumpla con todos los requisitos de funcionamiento hidrulico. Algunas de las consideraciones importantes que se deben considerar son El canal se divide en tramos con flujo uniformepara su diseo. La velocidad del agua en el canal debe ser suficientemente alta para evitar la sedimentacin de partculas en suspensin o en el fondo. La velocidad del agua en el canal debe ser lo suficientemente baja para evitar la erosin de las paredes y el fondo del canal. Las dimensiones iniciales del diseo deben ajustarse en algunos casos, para hacerlas ms convenientes en la prctica, por lo queprimero se determinan las dimensiones siguiendo las leyes de FLUJO UNIFORME y luego se definen las dimensiones definitivas. Las dimensiones finales del diseo deben evitar tener profundidades del flujo prximas a la profundidad o tirante crtico, por lo que se debe analizar el FLUJO CRTICO. Un canal es un conducto a travs del cual circula el agua, ste puede ser cerrado o abierto, artificial onatural. La caracterstica principal de un canal es que el agua se mueve con FLUJO LIBRE, es decir, por accin exclusiva de la gravedad y el lquido se encuentra parcialmente envuelto por un contorno slido. Las secciones transversales ms comunes en canales son trapecial, triangular, rectangular y parablico. Tipos de FlujoEn la Unidad III de este Programa de Hidrulica se revisaron los tipos de flujo de los lquidos. Recordando que el flujo se puede clasificar tomando como referencia los parmetros de tiempo y espacio con el tiempo como referencia el flujo puede ser permanente y variado (no permanente) y con el espacio, el flujo puede ser uniforme y variado (no uniforme). EMBED Equation.3 EMBED Equation.3EMBED Equation.3 Flujo permanente velocidad (v), tirante (y) y caudal (Q) constantes. EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 Flujo variado velocidad (v), tirante (y) y caudal (Q) variable en el tiempo. EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 Flujo uniforme velocidad (v), tirante (y) y caudal (Q) constantes. EMBEDEquation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 Flujo variado velocidad (v), tirante (y) y caudal (Q) variable en el espacio. L es la longitud del canal. Para el estudio de la hidrulica de canales abiertos se consideran tramos de canal largos y de seccin constante por lo que se analiza nicamente el flujo uniforme considerando adems que es permanente. Asimismo se revisar elanlisis del rgimen de flujo de acuerdo con su velocidad, y como caso particular el flujo crtico. Flujo Uniforme El flujo uniforme en canales se presenta cuando las fuerzas de friccin generadas entre el fluido y la superficie slida del canal se equilibran con la componente del peso del agua en la direccin de flujo, manteniendo la velocidad constante. Las fuerzas de friccin generan una resistencia alflujo (fuerzas de resistencia), las cuales son contrarrestadas por las fuerzas que la gravedad ejerce sobre el peso del cuerpo (fuerzas gravitacionales), en el flujo uniforme debe existir un equilibrio entre las fuerzas de resistencia (friccin) y las fuerzas gravitacionales (peso del cuerpo). Algunas caractersticas del flujo uniforme son La profundidad de la lmina de agua es constante a lo largodel canal y las lneas correspondientes al fondo del canal, superficie libre del agua y lnea de energa son paralelas y sus pendientes iguales (so sw sf s) Las prdidas de carga por friccin para un tramo dado son iguales al decremento en la cota del fondo del canal. hf cota inicial cota final Entonces EMBED Equation.3 donde L es la longitud, cuando se utiliza el valor de la pendiente del...