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8/18/2019 Diseño de Transición de Canales Wilber
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DISEÑO DE TRANSICIÓN DE CANALES
DEFINICION:
La transición (figura 1.1), es una estructura que se usa para ir
modificando en formagradual la sección transversal de un canal,
cuando se tiene que unir dos tramos condiferentes formas de sección
transversal, pendiente o dirección.
La finalidad de la transición es evitar que el paso de una
sección a la siguiente, dedimensiones y características diferentes,
se realice de un modo brusco, reduciendo deese modo, las pérdidas
de carga en el canal.
Las transiciones de diseñan a la entrada yo salida de diferentes
estructuras talescomo! tomas, r"pidas, caídas, desarenadores,
puentes canales, alcantarillas, sifonesinvertidos, etc.
DISEÑO SIMPLIFICADO DE TRANSICIONES (TRANSICION RECTA)
#ara el diseño de una transición recta, se debe definir la
longitud de la transición demodo que las pérdidas en el paso entre
dos tramos de características diferentes seanlas mínimas
posibles.
$n %idr"ulica y en el diseño de estructuras %idr"ulicas las
mayorías de fórmulas que se%an obtenido son de resultados
e&perimentales, las fórmulas que se presentan en estasección y
las que siguen tienen este car"cter, la confian'a que tendremos de
su usoestriba en que se %an aplicado con bueno resultados en el
diseño de muc%as
estructuras %idr"ulicas.
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Cálculo de la longiud de la !an"ici#n
La figura 1., muestra un esquema en planta de una transicicon
que une dos tramosde diferentes formas de un canal.
$n la figura 1., representa los espe*os de agua, b los anc%os de
solera y + el "nguloque forma los espe*os de agua, de esta figura
se puede observar que se cumple que!
el tri"ngulo, la tg+ se puede e&presar como!
t g α =
T 1−T 22
L
espe*ando L, se tiene!
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L=T 1−T 2
2t gα =
T 1−T 22
C t gα …. .(1.1)
onde!
L- longitud de transición,m.
1,-$spe*os de agua,m.
+-ngulo que forman los espe*os de agua.
e la ecuación (1.1), se observa que si + crece, entonces tg+
crece por lo que Ldecrece, mientras que si + decrece, el valor de l
se incrementa. #or cuestioneseconómicas, es necesario definir una
longitud L adecuada que produ'ca perdidas
mínimas.
/eg0n las e&periencias de ulian 2inds, y seg0n el bureau of
3eclamation, seencontró que para + -14 567, se consiguen perdidas
de cargas mínimas en latransición, por lo cual la longitud se puede
calcular con la ecuación!
L= T 1−T 22 t g12ª 30'
=T 1−T 2
2Ct g12ª 30
/eg0n las e&periencias de antigua 8omisión 9acional de
:rrigación de ;é&ico, el
"ngulo +, puede ser aumentado %asta 4 567 sin que el cambio de
transición seabrusco, por lo que se puede reducir el valor de L es
decir!
L= T 1−T 22 t g12ª 30'
=T 1−T 2
2Ct g12ª 30 ….(1.2 )
La ecuación (1.), es la que se aplica en forma pr"ctica para
determinar la longitud dela transición recta.
TRANSICIONES ALA$EADAS (METODO RACIONAL)
Di"e%o de !an"ici#n &a!a un !'gien "uc!*ico
$n la figura (1.5), muestra la proyección en planta y el perfil
longitudinal de unatransición albeada (tanto de contracción como de
e&pansión), que une una sección
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rectangular con una trape'oidal, la que representa uno de los
casos m"s generales,donde se da un cambio de sección (anc%o de
solera y talud) y la cota de fondo.
$n la vista en planta de la figura 1.5, las líneas punteadas
representan los cortes de
las secciones transversales!
aa : representa la sección de inicio de transición de
contracción, y es el inicio del canalintermedio.
: representa la sección final de la transición de
e&pansión, y el final inicio del canalintermedio.
++ ! representa la sección de inicio de transición de
e&pansión, y el final del canalintermedio.
cc : representa la sección de final de transición de
e&pansión, y es el inicio del canalde salida.
$n el diseño de la transición se trata de llegar a un diseño
optimo, es decir que el perfilque tiene la estructura, tanto en
planta como en corte longitudinal obede'ca al perfil%idrodin"mico
del flu*o, de tal manera que cuando el flu*o entre en la
transición, lanapa no se despegue de las paredes, sino que vaya con
ellas.
#ara el diseño de una transición e&isten varios métodos
obtenidos en el laboratorio enforma e&perimental. 8ada uno de
ellos fue desarrollado ba*o ciertas %ipótesis, dentrode los que se
pueden mencionar!
;étodo de 2ind.
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;étodo de ;itra.
;étodo de 8%aturvedi.
;étodo 3acional.
Las ecuaciones que se plantean en esta sección, corresponden al
método racional, elmismo que fue producto de muc%os traba*os
desarrollados por diferentesinvestigadores, entre los que se puede
mencionar a 8arde, 3anga
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c- anc%o de solera en el canal trape'oidal.
+- anc%o de solera en el canal rectanguar
1- distancia a la que se est" calculando b, tomando como
inicio la sección rectangular.
L- longitud de la transicion.
N- 6.> ? 6.@ 'cA1
,c- valor de talud en el canal trape'oidal.
Cálculo del alud en cada "ecci#n
Z =Z C (1−(1−
x
L )1
2 )
onde!
,- talud a una distancia &.
,c- talud del canal de sección trape'oidal.
1- distancia a la que se esta calculando en talud B,
tomando como inicio la secciónrectangular.
L- longitud de la transicion.
Cálculo del de"ni2el de +ondo en cada "ecci#n
∆h I = ∆h
L x
ónde!
Δ/i- desnivel del fondo en cada sección.
Δ/- desnivel total entre las dos secciones (rectangular y
trape'oidal)
1- distancia a la que se encuentra la sección que se est"
calculando, tomando comoinicio la sección rectangular.
L- longitud de transicion.
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$l desnivel entre dos secciones consecutivas i y iC1 se calcula
con la ecuación!
∆hi , i+1= ∆h
L( xi+1− xi)
ónde!
Δ/i3i45- desnivel del fondo entre las secciones i y
iC1.
Δ/- desnivel total entre las dos secciones (rectangular y
trape'oidal)
6i3 6i45- distancia a la que se encuentra l sección i y
iC1, respectivamente.
L- longitud de la transición.
#ara el c"lculo del tirante y la energía especifica en cada
sección de la transiciónalabeada, se aplica la ecuación de la
energía, es decir!
$1, $ C %f 1D
ónde!
E53 E7- energía total en las secciones 1 y ,
respectivamente.
E- 2 C y C vA g
8- carga de posición
.- tirante, carga de presión
297 7g- carga de velocidad
/+ 5;7- perdida por cambio de dirección entre las
secciones 1 y .
e acuerdo a 2ind!
∆h I −2= K (12
2 g−
2 2
2 g)
#ara una transición de salida (e&pansión) E-Ee-6.6
#ara una transición de entrada (contracción) E-Es-6.16
Los valores de E (Ee y Es), depende del tipo de transición
diseñada, en la figura 1.F yen la tabla 1.1, se muestra algunos
valores de ellos.
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9ota! para calcular una transición de entrada (contracción), de
acuerdo a la figura 1.5sustituir para los c"lculos!
a - c
- +
,a - ,c
, - ,+
$o!de li!e en !an"icione"
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#ara definir los bordes libre, se puede asumir!
1. $n la parte adyacente del canal!
• #ara un canal revestido! igual al bordo libre del canal
• #ara un canal en tierra!
6.1G m para tirantes %asta 6.F6 m.
6.G m para tirantes desde 6.F6 m %asta 6.@6 m.
6.56 m para tirantes desde 6.@6 m %asta 1.G6 m.
$n la parte adyacente al acuerdo (canal rectangular)! igual al
bordo libre delacueducto.
