Seccion de control en un canal rectangular

PRÁCTICA # 5
SECCION DE CONTROL EN UN CANAL RECTANGULAR

OBJETIVO:

Comprobar que las condiciones criticas en un flujo se presentan en una sección de control.

INTRODUCCIÓN:

Una sección de control es aquella sección particular que establece el cambio de régimen lento a rápido (subcrìtico a supercrítico). Tales cambios se manifiestan con suscorrespondiente variación en la profundidad del flujo de una profundidad alta a baja; si el cambio ocurre con rapidez en una distancia relativamente corta, el flujo es rápidamente variado y se conoce como fenómeno local.
La caída hidráulica y el salto hidráulico son dos tipos de fenómenos locales.
La caída hidráulica se define como un cambio rápido en la profundidad deflujo de un nivel alto a un nivel bajo, teniendo como resultado una depresión accidentada en la superficie del agua. Por lo general este fenómeno es causado por un cambio repentino en la pendiente del canal o en la sección transversal.

Las secciones de control se localizan generalmente en los siguientes puntos:

a).- En el extremo aguas abajo cuando acontinuación exista un tramo de pendiente fuerte.

M: Pendiente suave
S: Pendiente fuerte.
S. C.: Sección de control.

d = dc


M
s
s.c.

b).- En el extremo aguas arriba de un tramo con pendientefuerte cuando anterior a este exista otro tramo con pendiente suave.



d = dc

M
S

s.c.

C).- En el extremo mas aguas arriba de dos tramos con pendiente fuerte cuando estén precedidos de un tramo con pendiente suave.



d = dc

M S
SS.C.

d).- En el extremo mas aguas abajo de dos tramos con pendiente suave cuando a continuación exista un tramo con pendiente fuerte.



d = dc

M M S

S.C.

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e).- En la cresta de vertedores.

d = dc

s.c.

Realizando unanálisis de la ENERGIA ESPECIFICA (Ee) aguas arriba y aguas abajo de una sección de control, al realizar una grafica; energía especifica en el eje de las ordenadas y tirante en el eje de las abscisas, aparece una curva invertida, el punto de inflexión en la curva marca la posición aproximada de la profundidad critica para la cual la energía especifica mínima y el flujo pasa de un estado subcritico a unestado supercrítico (sección de control). De esta grafica se puede observar lo siguiente:
1).- La condición de régimen critico, o sea, la de ENERGIA ESPECIFICA MINIMA, se cumple para un determinado valor “d” en el eje de las abscisas. Este valor particular del tirante recibe el nombre de TIRANTE CRITICO y se denomina “dc”.
2).- Una vertical que pasa por elpunto que define la energía especifica mínima en la grafica, determina las condiciones de régimen critico. Este punto corresponde en la grafica a la inflexión de la curva.
3).- Con esto quedan establecidos dos zonas bien deslindadas: una a la derecha de tal vertical, con tirantes mayores que el critico y velocidades menores que las criticas; y otra a la izquierda con tirantesmenores que el critico y velocidades mayores que la critica. La primera establece las condiciones de FLUJO SUBCRITICO (lento), y la segunda define las características de FLUJO SUPERCRÍTICO (rápido). Ver grafica.

Ee
FLUJO FLUJO
SUPERCRÍTICO SUBCRITICO
d < dc d > dc
v > vc v < vc

Ee min

dc d
Gráfica # 1

Las características de la sección de...