Tuberias Y Canales

Importancia de los conductos a superficie libre.

Los canales son las estructuras básicas para conducir el agua de riego hacia los puntos de entrega en las parcelas, lotes o chacras. Los canales pueden utilizarse también para la remoción de los excesos hídricos. En nuestro país tanto los canales de riego como los de drenaje, en general, son canales en tierra. Los canales en tierra pueden ser con un terraplén hacia el lado de abajo o “de una pierna”, con terraplenes a ambos lados o “dos piernas”, o excavados y a su vez pueden estar revestidos o no.

Método de integración grafica para resolver la ecuación del flujo gradualmente variado.

Se denomina curva de remanso a la que se produce en un canal al presentarse un movimiento gradualmente variado. El cálculo de la curva de remanso significa básicamente la solución de la ecuación dinámica del movimiento gradualmente variado. Para obtener la longitud de la curva de remanso debemos integrar la ecuación general del M. G. V. La longitud de la curva de remanso se define como la longitud comprendida entre un punto extremo, que actúa como sección de control, en la que el tirante es calculable, y otro ubicado en el extremo del escurrimiento en el que el tirante es igual, o prácticamente igual al tirante normal. La definición de longitud de la curva de remanso tiene un sentido práctico. Podríamos, por ejemplo, decir que la curva termina cuando la diferencia entre el tirante normal y el del movimiento gradualmente variado es inferior a un valor dado.

Para estos fines se explicara el método de integración gráfica.

Como su nombre lo indica este método consiste en integrar gráficamente la ecuación diferencial del movimiento gradualmente variado.

Observemos la figura siguiente.

Consideremos dos secciones transversales próximas 1 y 2. Tenemos:

X = X2-X1 = ∫_X1^X2▒〖dx= ∫_y1^y2▒〖dx/dy dy〗〗

Notemos que dx/dy es igual a la inversa del segundo miembro de la ecuación general del M. G. V.

Para el cálculo de una curva de remanso, es decir, la longitud de la curva del movimiento gradualmente variado, es indispensable conocer un punto de dicha curva, lo que siempre es posible. Para iniciar el cálculo de la curva de remanso con este método consideraremos que se conoce el valor de y en una sección de control. Luego se determina el tipo de curva que se presentará (M1, por ejemplo) y, a continuación, se procederá de la manera que se señala a continuación.

1.- Suponer un valor para el tirante.

2.- Calcular el valor correspondiente de dx/dy a partir de la ecuación general del M. G. V.

3.- Calcular dx/dy, que es la inversa del valor anterior.

4.- Construir una curva, como la mostrada a continuación, con los valores de y (tirantes supuestos) y los valores obtenidos para dx/dy.

El valor de x es el área achurada comprendida entre la curva, el eje y, y las ordenadas dx/dy correspondientes a los valores de y. Luego tenemos:

Área = X = ∫_y1^y2▒〖dx/dy dy〗

Al medir esta área se tiene el valor de x.

5.- Finalmente se obtendrá una curva de este tipo:

De esta curva se puede obtener los correspondientes valores de ∆ A.

Para una sección transversal cualquiera se sugiere trabajar con la siguiente tabla:

Es decir, que para cada sección se calcula a partir de un valor de y , el área, perímetro, radio hidráulico, factor de capacidad, factor de sección, inclinación del eje hidráulico, su inversa, el valor del área comprendida en el gráfico y el correspondiente valor de x.

Por último se dibuja “x e y” y se obtiene la curva de remanso.

Tipos de salto hidráulico de acuerdo al número de Froude.

El salto hidráulico es el paso violento de un régimen supercrítico a uno subcrítico con gran disipación de energía. También se le llama resalto.

El salto hidráulico es un movimiento rápidamente variado, con fuerte curvatura de las líneas de corriente. Se caracteriza por la gran disipación de energía. Se puede describir como el paso violento de un régimen supercrítico a uno subcrítico.

El salto hidráulico es un fenómeno tridimensional que presenta grandes fluctuaciones de la velocidad y de la presión en cada punto; es decir que tiene un alto grado de turbulencia, lo que se traduce en una alta capacidad de mezcla. En un salto hidráulico se produce también la incorporación de aire a la masa líquida.

El salto produce oleaje, que se propaga hacia aguas abajo.

Para la elaboración de un modelo matemático del salto hidráulico es necesario hacer muchas simplificaciones.

Sin embargo, cuando se estudia estructuras muy grandes, no se puede despreciar los efectos de las fluctuaciones instantáneas de la presión. Las presiones consideradas como un promedio temporal son en este caso de poca utilidad.

En un salto hidráulico es posible que las fluctuaciones instantáneas de presión tengan valores tan altos, que de no tomarse en cuenta en los cálculos podrían conducir a la falla total de la estructura.

A continuación se muestran los tipos de salto.

F = 1 Flujo crítico, no hay salto.

1 < F < 1,7 “salto ondular” (la superficie libre presenta ondulaciones).

1,7 < F < 2,5 “salto débil”. La disipación de energía es pequeña.

2,5 < F < 4,5 “salto oscilante”. Se produce el efecto de chorro. Hay ondas superficiales.

4,5 < F < 9 “salto permanente o fijo”. Buena disipación de energía (45 - 70 %).

F >9

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