1.- Introduccin al flujo en Canales

TEMA 1. Introduccin al flujo en canales

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Caracterizar el flujo a superficie libre y saber explicar su importancia.

Conocer los elementos geomtricos de las obras de conduccin de flujos a superficie libre.

Conocer y aplicar las ecuaciones de conservacin para flujos a superficie libre.

Contenido:

Definicin de flujo a superficie libre y de canal.

Elementos geomtricos e hidrulicos de un canal.

Tipos de canales (naturales, artificiales revestidos y no revestidos, cerrados, especiales).

Aplicaciones de los canales.

Clasificacin desde el punto de vista analtico (prismticos y no prismticos, con flujo

permanente y no permanente, con gasto constante y variable, de pequea pendiente y

gran pendiente, con flujo uniforme y variado, con rgimen laminar y turbulento).

Secciones transversales.

Distribucin de velocidades y presiones en una seccin de canal.

Gasto y velocidad media.

1.1. Definicin de Canal

Un canal abierto es una conduccin abierta a la atmsfera en el que el lquido fluye sometido a la presin atmosfrica y movido por la pendiente del propio canal.

Los canales son conductos en los que el agua circula debido a la accin de la gravedad y sin ninguna presin, pues la superficie del lquido est en contacto con la atmsfera.

1.2. Clasificacin de canales

Los canales pueden ser naturales (ros, arrollos) artificales (construidos por el hombre). Dentro de stos se incluyen conductos cerrados que trabajan parcialmente llenos (alcantarillas, tuberas)

Canales naturalesSe consideran canales naturales a todos los cursos de agua que existen en la tierra de forma natural.

Variacin de tamaos

Pequeos arroyuelos en montaas,Arroyos,Ros pequeos y grandes,Estuarios de mareas

Estos canales presentan propiedades geomtricas irregulares

Para el entendimiento de canales naturales se necesita otros campos de conocimiento como la hidrologa, transporte de sedimentos etc. Esto constituye un tema de estudio llamado hidrulica de ros

Canales artificialesLos canales artificiales son aquellos construidos por el hombre:

Canales de navegacin,

Canales de centrales hidroelctricas,

Canales y canaletas de irrigacin,

Cunetas de drenaje,

Vertederos,

Canales de desborde,

Cunetas a lo largo de la carretera ,

etc

VENTAJAS: CONTROL SOBRE LAS PROPIEDADES HIDRULICAS HASTA UN NIVEL DESEADO O DISEADOS PARA CUMPLIR REQUISITOS DETERMINADOS

1.3. Elementos geomtricos de los canales

Los elementos geomtricos son propiedades de unaseccin de canal que pueden ser definidos por completopor la geometra de la seccin y la profundidad del flujo.

La importancia de estos elementos son la cantidad deflujo a transportar

Caractersticas del canal abierto

Donde: y = Tirante de agua, es la profundidad mxima del agua en el canalb= ancho de plantilla, ancho de solera, es el ancho de la base de un canal,T = ancho de la superficie libre de agua,C = ancho de corona,H = profundidad total del canal,H-y = borde libre= ngulo de inclinacin de las paredes laterales con la horizontal,Z = talud, es la relacin de la proyeccin horizontal a la vertical de la pared lateral (se llama tambin talud de las paredes laterales del canal). Es decir Z es el valor de la proyeccin horizontal cuando la vertical es 1

1.4. Secciones transversales de un canal

Los canales artificiales presentan formas geomtricas regulares siendo las ms comunes las siguientes:

SECCIONES ABIERTAS:Trapezoidal: utilizado siempre en canales de tierra y revestidosSeccin rectangular: se emplea para acueductos de madera, para canales excavados en rocas, y para canales revestidos.Seccin triangular: se usa para cunetas revestidas en la carretera, en canales de tierra pequeos por ejemplo surcos.Seccin parablica: se emplea a veces para canales revestidos y es la forma que toman aproximadamente muchos canales naturales y canales viejos de tierra.

SECCIONES CERRADAS:Seccin circular: se usan usualmente para alcantarillas y estructuras hidrulicas importantes

CANAL DE PANAM

Secciones transversales de un canal

Elementos de la seccin transversal de un canal

Se considera la seccin transversal de un canal a la seccin perpendicular a la direccin del flujo.Donde: A =rea hidrulica (transversal) que es la superficie ocupada por el lquido en una seccin normal cualquiera,

Ph = Permetro mojado, parte del contorno del conducto que est en contacto con el lquido

Rh = Radio Hidrulico, es la relacin entre el rea hidrulica (A) y el permetro mojado (PH). (hace las funciones del dimetro en tuberas

Profundidad media, tirante: es la relacin entre el rea hidrulica y la superficie libre del agua y = A/T

Permetromojado

Seccintransversal

1.4. TIPOS DE CANALES

Segn material:Natural sin revestir,Hormign en masa, hormign prefabricado,Materiales asflticos, etcOtros

Segn la seccin:Rectangulares,Trapezoidales,Circulares,Tolva,otros

Canales segn el material

EJEMPLO

VALLE DEL MEZQUITAL

Fuente: Lesser et al., 2011

Ejemplo de canales de irrigacin: Zona Valle del Mezquital

Fuente: CNA 1998

Canal no revestido, Valle del Mezquital

Sembrado de Alfalfa en la zona del Valle del Mezquital

Canal Revestido en el Valle del Mezquital

1.- Introduccin al flujo en CanalesTEMA 1. Introduccin al flujo en canalesContenido:Slide Number 41.2. Clasificacin de canalesCanales naturalesCanales artificiales1.3. Elementos geomtricos de los canalesCaractersticas del canal abierto1.4. Secciones transversales de un canalSlide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 151.4. TIPOS DE CANALESCanales segn el materialEJEMPLOVALLE DEL MEZQUITALSlide Number 19Slide Number 20Slide Number 21