Tuberias y canales

TUBERIAS Y CANALES
 Exposicion de Maxima Eficiencia en Canales Integrantes: Altamirano Toriz J. Carlos Nateras Parra Julio Cesar Larios Macedo Alberto Salinas Sanchez Omar Salazar Perez Miguel Angel Gutierrez Martinez Abel Perez Gomez J. Jorge

LA MEJOR SECCION HIDRAULICA
Es conocido que el transporte de la sección de un canal aumenta con el aumento en el radio hidráulico o con ladisminución en el perímetro mojado. Desde un punto de vista hidráulico , entonces , la sección del canal teniendo el menor perímetro mojado para una área dada tiene el transporte máximo ; tal sección es conocida como la mejor sección hidráulica. El semicírculo tiene el menor perímetro entre todas las secciones con la misma área ; de aquí entonces que es la mas eficiente hidraulicamente de todas lassecciones.

Los elementos geométricos de las seis mejores secciones hidráulica se han agrupado en el cuadro siguiente pero estas secciones puede que no siempre se han practicas debido alas dificultades de la construcción y en el uso del material. En general , una sección del canal debería ser diseñada para la mejor eficiencia hidráulica pero debe ser modificado para su practicabilidad. Desde un puntode vista practico, debería destacarse que una mejor sección hidráulica es la sección que de la mínima área para una descarga dada pero no necesariamente la excavación mínima. La sección de excavación mínima ocurre solamente si la superficie del agua esta a nivel de la parte superior de la ribera. En donde la superficie del agua esta debajo de la parte superior de la ribera como ocurre frecuentemente, los canales mas angostos que los de la sección mejor hidráulica darán excavación mínima.

FIGURAS PARA SECCIONES

RECTANGULO TRAPECIO

SEMICIRCULO

LAS MEJORES SECCIONES HIDRAULICAS

Si la superficie del agua sobrepasa los bancops y estos estan a nivel del terreno, canales mas anchos suministraran excavacion minima.

Secciones De Máxima Eficiencia
Para ciertas condicionestopográficas y geológicas de un canal, puede presentarse el problema de que dada el área de la sección transversal y la pendiente longitudinal en el mismo, se debe encontrar la forma mas conveniente que se dará a cierta sección transversal para que por ella escurra EL GASTO MAXIMO POSIBLE.

Para lograr esto usaremos: La ecuación de continuidad:
Manning para velocidad: Para que sea máximo el gasto,puesto que el área permanece constante, deberá serlo la velocidad y para que este así resulte, deberá tener el radio hidráulico máximo puesto que las demás magnitudes permanecen constantes .

Específicamente hablando de canales trapeciales, podemos tener infinitas combinaciones de ancho de planilla, tirante y taludes para a misma área A. La posibilidad que hace máximo el radio hidráulico escuando el perímetro mojado es mínimo; si suponemos que los taludes están obligados tendremos: Figura 1.0

B

h m mh b

1

El radio hidráulico R es máximo cuando el perímetro mojado P es el menor posible ya que por definición: R = A/P y A se supone constante. Según la figura 1.0, son validas las siguientes expresiones: ; (2) Si se sustituye b despejado de la expresión (1) en la expresión (2).(3) (1)

Ahora derivando con respecto a h se tiene:

Al igualar el valor de la derivada a cero se obtiene el valor mínimo de P que se busca, esto lo podemos comprobar obteniendo la segunda derivada:

Después de obtener la segunda derivada nos damos cuenta de que resulta positiva lo que garantiza que el valor de P se trata de un mínimo. Después de igualar a cero la derivada de P conrespecto a h y de sustituir en ella el valor de A indicado en (1) se obtiene.

Equivalente a: (4)

La cual es la condición necesaria para que un canal funcione con máxima eficiencia hidráulica cuando se conoce la inclinación m de sus taludes.

Las secciones de máxima eficiencia en canales trapeciales indican anchos de plantilla b muy pequeños y aun menores que el tirante cuando m>0.75 que es un...