2- Clasificación de canales
2-1 Canales Naturales
2-2 Canales de Navegación
3- Estado del Flujo
3-1 Flujos Turbulentos
3-2 Flujos laminares
4- Clasificación de Flujos en Canales Abiertos
4-1 Flujos Permanentes y no Permanentes
3-2 Flujos laminares
4- Clasificación de Flujos en Canales Abiertos
4-1 Flujos Permanentes y no Permanentes
4-2 Flujos Uniforme y Variado
5- Canales Abiertos y sus Propiedades
5-1 Geometría del Canal
5- Canales Abiertos y sus Propiedades
5-1 Geometría del Canal
5-2 Elementos Geométricos de una Sección
5-3 Numero de Froude y Velocidad de Onda
5-4 Distribución de Presión en una sección del canal
1- Definición:
En ingeniería se denomina Canal a una construcción destinada al transporte de fluidos (generalmente utilizada para agua) y que, a diferencia de las tuberías, es abierta a la atmósfera. También se utilizan como vías artificiales de navegación. La descripción del comportamiento hidráulico de los canales es una parte fundamental de la hidráulica y su diseño pertenece al campo de la ingeniería hidráulica, una de las especialidades de la ingeniería civil.
En ingeniería se denomina Canal a una construcción destinada al transporte de fluidos (generalmente utilizada para agua) y que, a diferencia de las tuberías, es abierta a la atmósfera. También se utilizan como vías artificiales de navegación. La descripción del comportamiento hidráulico de los canales es una parte fundamental de la hidráulica y su diseño pertenece al campo de la ingeniería hidráulica, una de las especialidades de la ingeniería civil.
3- Estado del Flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras, según diferentes criterios y según sus diferentes características, este puede ser:
Flujo Turbulento:
Este tipo de flujo es el que mas se presenta en la práctica de ingeniería. En este tipo de flujo las partículas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es decir, en trayectorias muy irregulares sin seguir un orden establecido, ocasionando la transferencia de cantidad de movimiento de una porción de fluido a otra, de modo similar a la transferencia de cantidad de movimiento molecular pero a una escala mayor.
En este tipo de flujo, las partículas del fluido pueden tener tamaños que van desde muy pequeñas, del orden de unos cuantos millares de moléculas, hasta las muy grandes, del orden de millares de pies cúbicos en un gran remolino dentro de un río o en una ráfaga de viento.
Cuando se compara un flujo turbulento con uno que no lo es, en igualdad de condiciones, se puede encontrar que en la turbulencia se desarrollan mayores esfuerzos cortantes en los fluidos, al igual que las pérdidas de energía mecánica, que a su vez varían con la primera potencia de la velocidad.
La ecuación para el flujo turbulento se puede escribir de una forma análoga a la ley de Newton de la viscosidad:
Flujo Turbulento:
Este tipo de flujo es el que mas se presenta en la práctica de ingeniería. En este tipo de flujo las partículas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es decir, en trayectorias muy irregulares sin seguir un orden establecido, ocasionando la transferencia de cantidad de movimiento de una porción de fluido a otra, de modo similar a la transferencia de cantidad de movimiento molecular pero a una escala mayor.
En este tipo de flujo, las partículas del fluido pueden tener tamaños que van desde muy pequeñas, del orden de unos cuantos millares de moléculas, hasta las muy grandes, del orden de millares de pies cúbicos en un gran remolino dentro de un río o en una ráfaga de viento.
Cuando se compara un flujo turbulento con uno que no lo es, en igualdad de condiciones, se puede encontrar que en la turbulencia se desarrollan mayores esfuerzos cortantes en los fluidos, al igual que las pérdidas de energía mecánica, que a su vez varían con la primera potencia de la velocidad.
La ecuación para el flujo turbulento se puede escribir de una forma análoga a la ley de Newton de la viscosidad:
Donde:
h : viscosidad aparente, es factor que depende del movimiento del fluido y de su densidad.
En situaciones reales, tanto la viscosidad como la turbulencia contribuyen al esfuerzo cortante:
En donde se necesita recurrir a la experimentación para determinar este tipo de escurrimiento.
h : viscosidad aparente, es factor que depende del movimiento del fluido y de su densidad.
En situaciones reales, tanto la viscosidad como la turbulencia contribuyen al esfuerzo cortante:
En donde se necesita recurrir a la experimentación para determinar este tipo de escurrimiento.
Factores que hacen que un flujo se torne turbulento:
La alta rugosidad superficial de la superficie de contacto con el flujo, sobre todo cerca del borde de ataque y a altas velocidades, irrumpe en la zona laminar de flujo y lo vuelve turbulento.
Alta turbulencia en el flujo de entrada. En particular para pruebas en túneles de viento, hace que los resultados nunca sean iguales entre dos túneles diferentes.
Gradientes de presión adversos como los que se generan en cuerpos gruesos, penetran por atrás el flujo y a medida que se desplazan hacia delante lo "arrancan".
Calentamiento de la superficie por el fluido, asociado y derivado del concepto de entropía, si la superficie de contacto está muy caliente, transmitirá esa energía al fluido y si esta transferencia es lo suficientemente grande se pasará a flujo turbulento.
La alta rugosidad superficial de la superficie de contacto con el flujo, sobre todo cerca del borde de ataque y a altas velocidades, irrumpe en la zona laminar de flujo y lo vuelve turbulento.
Alta turbulencia en el flujo de entrada. En particular para pruebas en túneles de viento, hace que los resultados nunca sean iguales entre dos túneles diferentes.
Gradientes de presión adversos como los que se generan en cuerpos gruesos, penetran por atrás el flujo y a medida que se desplazan hacia delante lo "arrancan".
Calentamiento de la superficie por el fluido, asociado y derivado del concepto de entropía, si la superficie de contacto está muy caliente, transmitirá esa energía al fluido y si esta transferencia es lo suficientemente grande se pasará a flujo turbulento.
Flujo laminar:
Se caracteriza porque el movimiento de las partículas del fluido se produce siguiendo trayectorias bastante regulares, separadas y perfectamente definidas dando la impresión de que se tratara de laminas o capas mas o menos paralelas entre si, las cuales se deslizan suavemente unas sobre otras, sin que exista mezcla macroscópica o intercambio transversal entre ellas.
La ley de Newton de la viscosidad es la que rige el flujo laminar:
La ley de Newton de la viscosidad es la que rige el flujo laminar:
Esta ley establece la relación existente entre el esfuerzo cortante y la rapidez de deformación angular. La acción de la viscosidad puede amortiguar cualquier tendencia turbulenta que pueda ocurrir en el flujo laminar.
En situaciones que involucren combinaciones de baja viscosidad, alta velocidad o grandes caudales, el flujo laminar no es estable, lo que hace que se transforme en flujo turbulento.
En situaciones que involucren combinaciones de baja viscosidad, alta velocidad o grandes caudales, el flujo laminar no es estable, lo que hace que se transforme en flujo turbulento.
CLASIFICACION DE FLUJO
El flujo en canales abierto puede clasificarse en muchos tipos y distribuirse de diferentes maneras. La siguiente clasificación se hace de acuerdo con el cambio en la profundidad del flujo con respecto al tiempo y al espacio.
El flujo en canales abierto puede clasificarse en muchos tipos y distribuirse de diferentes maneras. La siguiente clasificación se hace de acuerdo con el cambio en la profundidad del flujo con respecto al tiempo y al espacio.
FLUJO PERMANENTE: Tiempo como criterio.
Llamado también flujo estacionario. Este tipo de flujo se caracteriza porque las condiciones de velocidad de escurrimiento en cualquier punto no cambian con el tiempo, o sea que permanecen constantes con el tiempo o bien, si las variaciones en ellas son tan pequeñas con respecto a los valores medios. Así mismo en cualquier punto de un flujo permanente, no existen cambios en la densidad, presión o temperatura con el tiempo, es decir:
Dado al movimiento errático de las partículas de un fluido, siempre existen pequeñas fluctuaciones en las propiedades de un fluido en un punto, cuando se tiene flujo turbulento. Para tener en cuenta estas fluctuaciones se debe generalizar la definición de flujo permanente según el parámetro de interés, así:
Donde:
Nt: es el parámetro velocidad, densidad, temperatura, etc. El flujo permanente es más simple de analizar que el no permanente, por la complejidad que le adiciona el tiempo como variable independiente.
Flujo no Permanente:
Llamado también flujo no estacionario.
En este tipo de flujo en general las propiedades de un fluido y las características mecánicas del mismo serán diferentes de un punto a otro dentro de su campo, además si las características en un punto determinado varían de un instante a otro se dice que es un flujo no permanente, es decir:
Donde:
N: parámetro a analizar.
El flujo puede ser permanente o no, de acuerdo con el observador.
Flujo Uniforme: Espacio como criterio.
Se dice que el flujo en canales abiertos es uniforme si la profundidad del flujo es la misma en cada sección del canal. Un flujo UNIFORME puede ser permanente o no permanente, según cambie o no la profundidad con respecto al tiempo. El flujo uniforme permanente es el tipo de flujo fundamental que se considera en la hidráulica de canales abiertos. La profundidad del flujo no cambia durante el intervalo de tiempo bajo consideración. El establecimiento de un flujo uniforme no permanente requeriría que la superficie del agua fluctuara de un tiempo a otro pero permaneciendo paralela al fondo del canal.
El Flujo es VARIADO
El Flujo es VARIADO
si la profundidad de flujo cambia a lo largo del canal. El flujo VARIADO PUEDE SER PERMANENTE O NO PERMANENTE es poco frecuente, el termino "FLUJO NO PERMANENTE" se utilizara de aquí en adelante para designar exclusivamente el flujo variado no permanente.
El flujo variado puede clasificarse además como rápidamente varia o gradualmente variado. El flujo es rápidamente variado si la profundidad del agua cambia de manera abrupta en distancias compartidamente cortas; de otro modo, es gradualmente variado. Un flujo rápidamente variado también se conoce como fenómeno local; algunos ejemplos son el resalto hidráulico y la caída hidráulica.
Un canal compuesto consiste de un canal principal que conduce caudales base en la parte más profunda de la sección y de canales laterales más elevados que se inundan al desbordarse el primero, para conducir en conjunto los caudales de avenidas. El cambio brusco en la geometría de la sección compuesta cambia el flujo del canal principal a los laterales y da lugar a tirantes críticos múltiples, lo que dificulta ubicar la sección de control, así como la interpretación y el cálculo de los perfiles de la superficie del agua. En este tipo de canal, el coeficiente de corrección del flujo de energía cinética y β de corrección de cantidad de movimiento son diferentes, por lo que el tirante crítico calculado con el concepto de energía específica mínima no es el mismo que el que se obtiene con el concepto de momentum mínimo, por lo cual, al definir la condición de régimen crítico se debe elegir sólo uno de estos criterios.
Blalock y Sturm (1981), propusieron el uso de una nueva forma del número de Froude basada en el concepto de la energía específica mínima y establecieron un procedimiento de cálculo para determinar los tirantes críticos múltiples en canales de sección compuesta. Sturm y Sadiq (1996) propusieron un método para identificar el intervalo del gasto dentro del que existen tirantes críticos múltiples. Sotelo (1998) presentó un algoritmo sencillo para aplicar el método de Blalock, el cual se puede aplicar a canales de pendiente grande y toma en cuenta la variación del coeficiente n de Manning con el tirante, propuesta por Sturm y Sadiq (1996).
Chaudhry y Bhallamudi (1988), propusieron otro método de cálculo basado en el concepto del momentum mínimo, y que sólo se aplica a canales compuestos simétricos.
Principio de la energía específica mínima. Método de Blalock y Sturm (1981)
En este método se define un número de Froude FB para la sección compuesta. Al obtener dE/dy, es necesario considerar que en toda la sección sea también función del tirante, aunque se considera que i en cada sub-sección sea constante. Por tanto, para el régimen crítico se obtiene 
.....(1)
.....(1)donde: E energía específica; y tirante; Q gasto; T ancho de superficie libre; A área hidráulica; θ ángulo que forma la plantilla de un canal de eje recto con la horizontal; g'=gcosθ.
El coeficiente se expresa en términos de las variables de cada subsección i en que se subdivide el canal, en la forma
...............(2) donde
es el factor de conducción en la subsección i;
Al tomar en cuenta el desarrollo de d /dy, se llega a que el número de Froude sea
...............(3)
Para que se presente régimen crítico FB=1. Los coeficientes σ1, σ2, y σ3 se calculan con las siguientes expresiones:
.......4)
.................(5) 
............(6)
Cuando la pared se comporta como hidráulicamente rugosa, se puede incluir la variación de n en cada subsección mediante la ecuación de Nikuradse y la de equivalencia de n con el factor de fricción f, esto es
.....................(7)
en que ks es la rugosidad equivalente en la pared del canal; al derivar n con respecto al tirante se llega a
..........(8)
Sturm y Sadiq (1996), usaron los coeficientes de Keulegan: N=2 y c=12.64 para aplicarlos en el canal compuesto que utilizaron en sus experimentos y encontraron que el valor de n para el canal central se predice muy bien con la ecuación (7) siempre que el tirante sea menor que el nivel de desbordamiento; una vez rebasado este nivel, el valor de n en dicho canal resultó 1.19 veces mayor que el que resulta con dicha ecuación. El valor de n en los canales laterales también se ajustó bien al calculado con la ecuación (7).
El número de Froude Fm del flujo cuando ocurre sólo en la subsección más profunda, es decir, para y=ym, se define en la forma convencional mediante la expresión:
............(9)
donde el subíndice m se refiere a las condiciones de dicha subsección. Para determinar el intervalo de gastos en el que existen tirantes críticos múltiples, la ecuación (3) se divide entre la (9) y se obtiene la relación adimensional
..........(10)
Al considerar que el tirante crítico ocurre cuando FB=1 , existe un intervalo de valores 1/Fm y por tanto, un intervalo de gastos dentro del cual hay dos tirantes críticos, uno inferior en la subsección más profunda, yc1 <> ym1. El gasto límite superior QU del intervalo, ocurre cuando yc1=ym1. El gasto límite inferior QL del intervalo es el último para el cual ocurre el tirante crítico yc2=ym1, es decir, Fm<1, fb="1," q="QL">
................(11)
.......(12)Para que existan más de un tirante crítico, el gasto debe quedar, por tanto, dentro del intervalo: QL <>
se obtiene
................(13) 
Además, se establece el parámetro
......................(15)
por lo que
......................(16)
y
................(17)
en que
......................(18)
Chaudhry (1988) propone en su artículo la obtención de los tirantes críticos mediante un procedimiento iterativo; otra manera de calcularlos es proponiendo tirantes y calculando FY hasta que éste sea igual a 1. En este trabajo, la solución se obtuvo de ambas maneras, pero se observó que el método original propuesto por el autor no converge rápidamente.
Chaudhry, a diferencia de Blalock, no propone ningún factor para el coeficiente de Manning del canal principal que tome en cuenta la interacción entre la subsección más profunda y las llanuras de inundación.
Comparación de ambos métodos
Ø Comparación analítica
Al comparar las ecuaciones (1) y (13) se observa que la única forma que estos dos criterios proporcionen los mismos valores del tirante crítico se da cuando =β=1 y constante para toda la sección transversal; lo cual no es posible que ocurra cuando se presentan diferentes rugosidades en el canal central y los laterales, además se requiere que d /dy=dβ/dy=0. Los estudios realizados muestran que los valores de y β son distintos de uno en los canales de sección compuesta y cambian con el tirante del flujo, por lo que no es factible que ambos criterios coincidan en la práctica.
Dado que la comparación analítica no presenta evidencia suficiente, se presenta una comparación de los resultados obtenidos para tres canales simétricos diferentes, empleando ambos métodos.
Ø Comparación de resultados
Por simplicidad y con fines de comparación entre los dos métodos, se considera que i=1, que ni es constante en cada subsección, es decir, dni/dy=0. También se consideró que el valor de n es 1.19 veces mayor que el que se encuentra con la ecuación (7), una vez que es rebasado el nivel de desbordamiento.
La curva FB – y que corresponde al caso de Q=141.58 m3/s en el canal 1, donde se presenta que FB=1 en tres puntos diferentes; sin embargo, el tirante cerca del nivel de berma no se considera como crítico, ya que representa más bien un máximo de energía específica. Se puede apreciar la curva FY – y, donde también se tiene FY=1 en tres puntos diferentes. Chaudhry considera válidos los tres tirantes, pero en este trabajo no se considera el cercano al nivel de berma.
Se analizaron varios canales para determinar la influencia de las relaciones n1/n2, b1/b2 y ym1/b2. Los tirantes críticos se obtuvieron para cada sección con cinco gastos diferentes propuestos dentro de los límites superior e inferior de gastos, de acuerdo con el criterio de Chaudhry, dado que el criterio de Blalock arroja un intervalo más amplio.
Sección Hidráulica Optima
Determinación de Máxima Eficiencia Hidráulica.
La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler, y su expresión es:
Donde:
Q = Caudal (m3/s)
n = Rugosidad
A = Área (m2)
R = Radio hidráulico = Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo
En la tabla DC06, se muestran las secciones más utilizadas.
· Criterios de diseño.- Se tienen diferentes factores que se consideran en el diseño de nos da valores de "n" estimados, estos valores pueden ser refutados con investigaciones canales, aunque el diseño final se hará considerando las diferentes posibilidades y el resultado será siempre una solución de compromiso, porque nunca se podrán eliminar todos los riesgos y desventajas, únicamente se asegurarán que la influencia negativa sea la mayor posible y que la solución técnica propuesta no sea inconveniente debido a los altos costos.
a. Rugosidad.- Esta depende del cauce y el talud, dado a las paredes laterales del mismo, vegetación, irregularidad y trazado del canal, radio hidráulico y obstrucciones en el canal, generalmente cuando se diseña canales en tierra se supone que el canal está recientemente abierto, limpio y con un trazado uniforme, sin embargo el valor de rugosidad inicialmente asumido difícilmente se conservará con el tiempo, lo que quiere decir que en al práctica constantemente se hará frente a un continuo cambio de la rugosidad. La siguiente tabla y manuales, sin embargo no dejan de ser una referencia para el diseño:
Tabla DC05. Valores de rugosidad "n" de Manning
n Superficie
0.010 Muy lisa, vidrio, plástico, cobre.
0.011 Concreto muy liso.
0.013 Madera suave, metal, concreto frotachado.
0.01 Canales de tierra en buenas condiciones.
0.020 Canales naturales de tierra, libres de vegetación.
0.025 Canales naturales con alguna vegetación y piedras esparcidas en el fondo
0.035 Canales naturales con abundante vegetación.
0.040 Arroyos de montaña con muchas piedras.
Tabla DC06. Relaciones geométricas de las secciones transversales más frecuentes.
b. Talud apropiado según el tipo de material.- La inclinación de las paredes laterales de un canal, depende de varios factores pero en especial de la clase de terreno donde están alojados, la U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda un talud único de 1,5:1 para sus canales, a continuación se presenta un cuadro de taludes apropiados para distintos tipos de material:
Tabla DC07. Taludes apropiados para distintos tipos de material
MATERIAL TALUD (horizontal : vertical)
Roca Prácticamente vertical
Suelos de turba y detritos 0.25 : 1
Arcilla compacta o tierra con recubrimiento de concreto 0.5 : 1 hasta 1:1
Tierra con recubrimiento de piedra o tierra en grandes canales 1:1
Arcilla firma o tierra en canales pequeños 1.5 : 1
Tierra arenosa suelta 2:1
Greda arenosa o arcilla porosa 3:1
Fuente: Aguirre Pe, Julián, "Hidráulica de canales", Dentro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras – CIDIAT, Merida, Venezuela, 1974
Tabla DC08. Pendientes laterales en canales según tipo de suelo
MATERIAL CANALES POCO PROFUNDOS CANALES PROFUNDOS
Roca en buenas condiciones Vertical 0.25 : 1
Arcillas compactas o conglomerados 0.5 : 1 1 : 1
Limos arcillosos 1 : 1 1.5 : 1
Limos arenosos 1.5 : 1 2 : 1
Arenas sueltas 2 : 1 3 : 1
Concreto 1 : 1 1.5 : 1
Fuente: Aguirre Pe, Julián, "Hidráulica de canales", Dentro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras – CIDIAT, Mérida, Venezuela, 1974
c. Velocidades máxima y mínima permisible.- La velocidad mínima permisible es aquella velocidad que no permite sedimentación, este valor es muy variable y no puede ser determinado con exactitud, cuando el agua fluye sin limo este valor carece de importancia, pero la baja velocidad favorece el crecimiento de las plantas, en canales de tierra, da el valor de 0.762 m/seg. Como la velocidad apropiada que no permite sedimentación y además impide el crecimiento de plantas en el canal.
La velocidad máxima permisible, algo bastante complejo y generalmente se estima empleando la experiencia local o el juicio del ingeniero; las siguientes tablas nos dan valores sugeridos.
Tabla DC09. Máxima velocidad permitida en canales no recubiertos de vegetación
MATERIAL DE "n" Manning Velocidad (m/s)
LA CAJA DEL CANAL Agua Agua con Agua
Esta ecuación indica que la eficiencia de un salto es una función adimencional, dependiendo solamente del número de Froude del flujo antes del salto.
Principio del momentum mínimo Método de Chaudhry y Bhallamudi (1988)
Al calcular el mínimo de la función momentum M y con la consideración que
Al calcular el mínimo de la función momentum M y con la consideración que
en toda la sección sea también función del tirante, aunque en cada subsección se considera que βi; sea constante; con
se obtiene
................(13) La ecuación (13) representa la condición general de régimen crítico en canales de sección compuesta, según el criterio de momentum mínimo.
En este método se incorpora una definición general del número de Froude basada en las ecuaciones de continuidad y momentum obtenidas por Yen (1973). En un canal de pendiente pequeña (cosθ =1), dicho número queda expresado como sigue
..................(14)
donde los términos se refieren a toda la sección; para que se presente régimen crítico el número de Froude FY debe ser igual a uno.
La sección compuesta en un canal simétrico se divide en tres subsecciones: la central (1) y dos laterales simétricas (2). De esta manera, se pueden definir las características geométricas de toda la sección como sigue:
En este método se incorpora una definición general del número de Froude basada en las ecuaciones de continuidad y momentum obtenidas por Yen (1973). En un canal de pendiente pequeña (cosθ =1), dicho número queda expresado como sigue
..................(14)
donde los términos se refieren a toda la sección; para que se presente régimen crítico el número de Froude FY debe ser igual a uno.
La sección compuesta en un canal simétrico se divide en tres subsecciones: la central (1) y dos laterales simétricas (2). De esta manera, se pueden definir las características geométricas de toda la sección como sigue:
Además, se establece el parámetro
......................(15)
por lo que
......................(16)
y
................(17)
en que
......................(18)
Chaudhry (1988) propone en su artículo la obtención de los tirantes críticos mediante un procedimiento iterativo; otra manera de calcularlos es proponiendo tirantes y calculando FY hasta que éste sea igual a 1. En este trabajo, la solución se obtuvo de ambas maneras, pero se observó que el método original propuesto por el autor no converge rápidamente.
Chaudhry, a diferencia de Blalock, no propone ningún factor para el coeficiente de Manning del canal principal que tome en cuenta la interacción entre la subsección más profunda y las llanuras de inundación.
Comparación de ambos métodos
Ø Comparación analítica
Al comparar las ecuaciones (1) y (13) se observa que la única forma que estos dos criterios proporcionen los mismos valores del tirante crítico se da cuando =β=1 y constante para toda la sección transversal; lo cual no es posible que ocurra cuando se presentan diferentes rugosidades en el canal central y los laterales, además se requiere que d /dy=dβ/dy=0. Los estudios realizados muestran que los valores de y β son distintos de uno en los canales de sección compuesta y cambian con el tirante del flujo, por lo que no es factible que ambos criterios coincidan en la práctica.
Dado que la comparación analítica no presenta evidencia suficiente, se presenta una comparación de los resultados obtenidos para tres canales simétricos diferentes, empleando ambos métodos.
Ø Comparación de resultados
Por simplicidad y con fines de comparación entre los dos métodos, se considera que i=1, que ni es constante en cada subsección, es decir, dni/dy=0. También se consideró que el valor de n es 1.19 veces mayor que el que se encuentra con la ecuación (7), una vez que es rebasado el nivel de desbordamiento.
La curva FB – y que corresponde al caso de Q=141.58 m3/s en el canal 1, donde se presenta que FB=1 en tres puntos diferentes; sin embargo, el tirante cerca del nivel de berma no se considera como crítico, ya que representa más bien un máximo de energía específica. Se puede apreciar la curva FY – y, donde también se tiene FY=1 en tres puntos diferentes. Chaudhry considera válidos los tres tirantes, pero en este trabajo no se considera el cercano al nivel de berma.
Se analizaron varios canales para determinar la influencia de las relaciones n1/n2, b1/b2 y ym1/b2. Los tirantes críticos se obtuvieron para cada sección con cinco gastos diferentes propuestos dentro de los límites superior e inferior de gastos, de acuerdo con el criterio de Chaudhry, dado que el criterio de Blalock arroja un intervalo más amplio.
Sección Hidráulica Optima
Determinación de Máxima Eficiencia Hidráulica.
Se dice que un canal es de máxima eficiencia hidráulica cuando para la misma área y pendiente conduce el mayor caudal, ésta condición está referida a un perímetro húmedo mínimo, la ecuación que determina la sección de máxima eficiencia hidráulica es:
siendo el ángulo que forma el talud con la horizontal, arctan (1/z)
Determinación de Mínima Infiltración.
Se aplica cuando se quiere obtener la menor pérdida posible de agua por infiltración en canales de tierra, esta condición depende del tipo de suelo y del tirante del canal, la ecuación que determina la mínima infiltración es:
La siguiente tabla presenta estas condiciones, además del promedio el cual se recomienda.
De todas las secciones trapezoidales, la más eficiente es aquella donde el ángulo a que forma el talud con la horizontal es 60°, además para cualquier sección de máxima eficiencia debe cumplirse: R = y/2
donde: R = Radio hidráulico
y = Tirante del canal
No siempre se puede diseñar de acuerdo a las condiciones mencionadas, al final se imponen una serie de circunstancias locales que imponen un diseño propio para cada situación.
Diseño de secciones hidráulicas.-
Se debe tener en cuenta ciertos factores, tales como: tipo de material del cuerpo del canal, coeficiente de rugosidad, velocidad máxima y mínima permitida, pendiente del canal, taludes, etc.
siendo el ángulo que forma el talud con la horizontal, arctan (1/z)
Determinación de Mínima Infiltración.
Se aplica cuando se quiere obtener la menor pérdida posible de agua por infiltración en canales de tierra, esta condición depende del tipo de suelo y del tirante del canal, la ecuación que determina la mínima infiltración es:
La siguiente tabla presenta estas condiciones, además del promedio el cual se recomienda.
De todas las secciones trapezoidales, la más eficiente es aquella donde el ángulo a que forma el talud con la horizontal es 60°, además para cualquier sección de máxima eficiencia debe cumplirse: R = y/2
donde: R = Radio hidráulico
y = Tirante del canal
No siempre se puede diseñar de acuerdo a las condiciones mencionadas, al final se imponen una serie de circunstancias locales que imponen un diseño propio para cada situación.
Diseño de secciones hidráulicas.-
Se debe tener en cuenta ciertos factores, tales como: tipo de material del cuerpo del canal, coeficiente de rugosidad, velocidad máxima y mínima permitida, pendiente del canal, taludes, etc.
La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler, y su expresión es:
Donde:
Q = Caudal (m3/s)
n = Rugosidad
A = Área (m2)
R = Radio hidráulico = Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo
En la tabla DC06, se muestran las secciones más utilizadas.
· Criterios de diseño.- Se tienen diferentes factores que se consideran en el diseño de nos da valores de "n" estimados, estos valores pueden ser refutados con investigaciones canales, aunque el diseño final se hará considerando las diferentes posibilidades y el resultado será siempre una solución de compromiso, porque nunca se podrán eliminar todos los riesgos y desventajas, únicamente se asegurarán que la influencia negativa sea la mayor posible y que la solución técnica propuesta no sea inconveniente debido a los altos costos.
a. Rugosidad.- Esta depende del cauce y el talud, dado a las paredes laterales del mismo, vegetación, irregularidad y trazado del canal, radio hidráulico y obstrucciones en el canal, generalmente cuando se diseña canales en tierra se supone que el canal está recientemente abierto, limpio y con un trazado uniforme, sin embargo el valor de rugosidad inicialmente asumido difícilmente se conservará con el tiempo, lo que quiere decir que en al práctica constantemente se hará frente a un continuo cambio de la rugosidad. La siguiente tabla y manuales, sin embargo no dejan de ser una referencia para el diseño:
Tabla DC05. Valores de rugosidad "n" de Manning
n Superficie
0.010 Muy lisa, vidrio, plástico, cobre.
0.011 Concreto muy liso.
0.013 Madera suave, metal, concreto frotachado.
0.01 Canales de tierra en buenas condiciones.
0.020 Canales naturales de tierra, libres de vegetación.
0.025 Canales naturales con alguna vegetación y piedras esparcidas en el fondo
0.035 Canales naturales con abundante vegetación.
0.040 Arroyos de montaña con muchas piedras.
Tabla DC06. Relaciones geométricas de las secciones transversales más frecuentes.
b. Talud apropiado según el tipo de material.- La inclinación de las paredes laterales de un canal, depende de varios factores pero en especial de la clase de terreno donde están alojados, la U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda un talud único de 1,5:1 para sus canales, a continuación se presenta un cuadro de taludes apropiados para distintos tipos de material:
Tabla DC07. Taludes apropiados para distintos tipos de material
MATERIAL TALUD (horizontal : vertical)
Roca Prácticamente vertical
Suelos de turba y detritos 0.25 : 1
Arcilla compacta o tierra con recubrimiento de concreto 0.5 : 1 hasta 1:1
Tierra con recubrimiento de piedra o tierra en grandes canales 1:1
Arcilla firma o tierra en canales pequeños 1.5 : 1
Tierra arenosa suelta 2:1
Greda arenosa o arcilla porosa 3:1
Fuente: Aguirre Pe, Julián, "Hidráulica de canales", Dentro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras – CIDIAT, Merida, Venezuela, 1974
Tabla DC08. Pendientes laterales en canales según tipo de suelo
MATERIAL CANALES POCO PROFUNDOS CANALES PROFUNDOS
Roca en buenas condiciones Vertical 0.25 : 1
Arcillas compactas o conglomerados 0.5 : 1 1 : 1
Limos arcillosos 1 : 1 1.5 : 1
Limos arenosos 1.5 : 1 2 : 1
Arenas sueltas 2 : 1 3 : 1
Concreto 1 : 1 1.5 : 1
Fuente: Aguirre Pe, Julián, "Hidráulica de canales", Dentro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras – CIDIAT, Mérida, Venezuela, 1974
c. Velocidades máxima y mínima permisible.- La velocidad mínima permisible es aquella velocidad que no permite sedimentación, este valor es muy variable y no puede ser determinado con exactitud, cuando el agua fluye sin limo este valor carece de importancia, pero la baja velocidad favorece el crecimiento de las plantas, en canales de tierra, da el valor de 0.762 m/seg. Como la velocidad apropiada que no permite sedimentación y además impide el crecimiento de plantas en el canal.
La velocidad máxima permisible, algo bastante complejo y generalmente se estima empleando la experiencia local o el juicio del ingeniero; las siguientes tablas nos dan valores sugeridos.
Tabla DC09. Máxima velocidad permitida en canales no recubiertos de vegetación
MATERIAL DE "n" Manning Velocidad (m/s)
LA CAJA DEL CANAL Agua Agua con Agua
Limpia particulas transportando
coloidales arena, grava o fragmentos
coloidales arena, grava o fragmentos
Arena fina coloidal 0.020 1.45 0.75 0.45
Franco arenoso no coloidal 0.020 0.53 0.75 0.60
Franco limoso no coloidal 0.020 0.60 0.90 0.60
Limos aluviales no coloidales 0.020 0.60 1.05 0.60
Franco consistente normal 0.020 0.75 1.05 0.68
Ceniza volcánica 0.020 0.75 1.05 0.60
Arcilla consistente muy coloidal 0.025 1.13 1.50 0.90
Limo aluvial coloidal 0.025 1.13 1.50 0.90
Pizarra y capas duras 0.025 1.80 1.80 1.50
Grava fina 0.020 0.75 1.50 1.13
Suelo franco clasificado no coloidal 0.030 1.13 1.50 0.90
Suelo franco clasificado coloidal 0.030 1.20 1.65 1.50
Grava gruesa no coloidal 0.025 1.20 1.80 1.95
Gravas y guijarros 0.035 1.80 1.80 1.50
Fuente: Krochin Sviatoslav. "Diseño Hidráulico", Ed. MIR, Moscú, 1978
Para velocidades máximas, en general, los canales viejos soportan mayores velocidades que los nuevos; además un canal profundo conducirá el agua a mayores velocidades sin erosión, que otros menos profundos.
Tabla DC10. Velocidades máximas en hormigón en función de su resistencia.
RESISTENCIA, en kg/cm2 PROFUNDIDAD DEL TIRANTE EN METROS
0.5 1 3 5 10
50 9.6 10.6 12.3 13.0 14.1
75 11.2 12.4 14.3 15.2 16.4
100 12.7 13.8 16.0 17.0 18.3
150 14.0 15.6 18.0 19.1 20.6
200 15.6 17.3 20.0 21.2 22.9
Fuente: Krochin Sviatoslav. "Diseño Hidráulico", Ed. MIR, Moscú, 1978
Esta tabla DC10, da valores de velocidad admisibles altos, sin embargo la U.S. BUREAU OF RECLAMATION, recomienda que para el caso de revestimiento de canales de hormigón no armado, las velocidades no deben exceder de 2.5 m/seg. Para evitar la posibilidad de que el revestimiento se levante.
d. Borde libre.- Es el espacio entre la cota de la corona y la superficie del agua, no existe ninguna regla fija que se pueda aceptar universalmente para el calculo del borde libre, debido a que las fluctuaciones de la superficie del agua en un canal, se puede originar por causas incontrolables.
La U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda estimar el borde libre con la siguiente formula:
Donde: Borde libre: en pies.
C = 1.5 para caudales menores a 20 pies3 / seg., y hasta 2.5 para caudales del orden de los 3000 pies3/seg.
Y = Tirante del canal en pies
La secretaría de Recursos Hidráulicos de México, recomienda los siguientes valores en función del caudal:
Tabla DC11. Borde libre en función del caudal
Caudal m3/seg Revestido (cm) Sin revestir (cm)
0.05 7.5 10.0
0.05 – 0.25 10.00 20.0
0.25 – 0.50 20.0 40.0
0.50 – 1.00 25.0 50.0
1.00 30.0 60.0
Fuente: Ministerio de Agricultura y Alimentación, Boletín Técnico N- 7 "Consideraciones Generales sobre Canales Trapezoidales" Lima 1978
Máximo Villón Béjar, sugiere valores en función de la plantilla del canal:
Tabla DC12. Borde libre en función de la plantilla del canal
Ancho de la plantilla (m) Borde libre (m)
Hasta 0.8 0.4
0.8 – 1.5 0.5
1.5 – 3.0 0.6
3.0 – 20.0 1.0
Fuente: Villón Béjar, Máximo; "Hidráulica de canales", Depto. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica, Editorial Hozlo, Lima, 1981
Ø Diagrama de Moody
El diagrama de Moody es la representación gráfica en escala doblemente logarítmica del factor de fricción en función del número de Reynolds y la rugosidad relativa de una tubería.
En la ecuación de Darcy-Weisbach aparece el término λ que representa el factor de fricción de Darcy, conocido también como coeficiente de fricción. El cálculo de este coeficiente no es inmediato y no existe una única fórmula para calcularlo en todas las situaciones posibles.
Se pueden distinguir dos situaciones diferentes, el caso en que el flujo sea laminar y el caso en que el flujo sea turbulento. En el caso de flujo laminar se usa una de las expresiones de la ecuación de Poiseuille; en el caso de flujo turbulento se usa la ecuación de Colebrook-White.
En el caso de flujo laminar el factor de fricción depende únicamente del número de Reynolds. Para flujo turbulento, el factor de fricción depende tanto del número de Reynolds como de la rugosidad relativa de la tubería, por eso en este caso se representa mediante una familia de curvas, una para cada valor del parámetro k / D, donde k es el valor de la rugosidad absoluta, es decir la longitud (habitualmente en milímetros) de la rugosidad directamente medible en la tubería.
En la siguiente imagen se puede observar el aspecto del diagrama de Moody.
Salto hidráulico
Fue investigado por primera vez experimentalmente por Giorgio Bidone, un científico italiano en 1818[1] . El salto hidráulico es conocido también como una onda estacionaria[2]
Las aplicaciones prácticas del salto hidráulico son muchas, entre las cuales se pueden mencionar:
Para la disipación de la energía del agua escurriendo por los vertederos de las presas y otras obras hidráulicas, y evitar así la socavación aguas abajo de la obra;
Para recuperar altura o levantar el nivel del agua sobre el lado aguas abajo de un canal de medida y así mantener alto el nivel del agua en un canal para riego u otros propósitos de distribución de agua;
Para incrementar peso en la cuenca de disipación y contrarrestar así el empuje hacia arriba sobre la estructura;
Para incrementar la descarga de una esclusa manteniendo atras el nivel aguas abajo, ya que la altura será reducida si se permite que el nivel aguas abajo ahogue el salto.[3]
Para indicar condiciones especiales del flujo, tales como la existencia del flujo supercrítico o la presencia de una sección de control siempre que se pueda ubucar una estación de medida;
Para mezclas químicasusadas para purificar el agua;
Para aerear el agua para abastecimiento de agua a las ciudades.
Condiciones para la formación del salto hidráulico
Canales rectangulares horizontales
Para un flujo supercrítico en un canal horizontal rectangular, la energía del flujo se disipa progresivamente a través de la resistencia causada por la fricción a lo largo de las paredes y del fondo del canal, resultando una disminución de velocidad y un aumento de la profundidad en la dirección del flujo. Un salto hidráulico se formará en el canal si el número de Froude (F) del flujo, la profundidad (y1) y una profundidad aguas abajo (y2) satisfacen la ecuación:
Tipos de salto hidráulico
Los saltos hidráulicos se pueden clasificar, de acuerdo con el U.S. Bureau of Reclamation, de la siguiente forma, en función del número de Froude del flujo aguas arriba del salto (los límites indicados no marcan cortes nítidos, sino que se sobrelapan en una cierta extensión dependiendo de las condiciones locales):
Para F1 = 1.0 : el flujo es crítico, y de aqui no se forma ningún salto.
Para F1 > 1.0 y <> 1.7 y <> 2.5 y <> 4.5 y < f1 =" 9.0" name="Caracter.C3.ADsticas_b.C3.A1sicas_del_sa">Características básicas del salto hidráulico
Las principales características de los saltos hidráulicos en canales rectangulares horizontales son:
Ø Pérdida de energía
La pérdida de energía en el salto es igual a la diferencia en energía específica[4] antes y después del salto. Se puede mostrar que la pérdida es:
La relación
se conoce como pérdida relativa.
Ø Eficiencia
La relación de la energía específica después del salto a aquella antes del salto se define como eficiencia del salto. Se puede mostrar que la eficiencia del salto es:
Franco limoso no coloidal 0.020 0.60 0.90 0.60
Limos aluviales no coloidales 0.020 0.60 1.05 0.60
Franco consistente normal 0.020 0.75 1.05 0.68
Ceniza volcánica 0.020 0.75 1.05 0.60
Arcilla consistente muy coloidal 0.025 1.13 1.50 0.90
Limo aluvial coloidal 0.025 1.13 1.50 0.90
Pizarra y capas duras 0.025 1.80 1.80 1.50
Grava fina 0.020 0.75 1.50 1.13
Suelo franco clasificado no coloidal 0.030 1.13 1.50 0.90
Suelo franco clasificado coloidal 0.030 1.20 1.65 1.50
Grava gruesa no coloidal 0.025 1.20 1.80 1.95
Gravas y guijarros 0.035 1.80 1.80 1.50
Fuente: Krochin Sviatoslav. "Diseño Hidráulico", Ed. MIR, Moscú, 1978
Para velocidades máximas, en general, los canales viejos soportan mayores velocidades que los nuevos; además un canal profundo conducirá el agua a mayores velocidades sin erosión, que otros menos profundos.
Tabla DC10. Velocidades máximas en hormigón en función de su resistencia.
RESISTENCIA, en kg/cm2 PROFUNDIDAD DEL TIRANTE EN METROS
0.5 1 3 5 10
50 9.6 10.6 12.3 13.0 14.1
75 11.2 12.4 14.3 15.2 16.4
100 12.7 13.8 16.0 17.0 18.3
150 14.0 15.6 18.0 19.1 20.6
200 15.6 17.3 20.0 21.2 22.9
Fuente: Krochin Sviatoslav. "Diseño Hidráulico", Ed. MIR, Moscú, 1978
Esta tabla DC10, da valores de velocidad admisibles altos, sin embargo la U.S. BUREAU OF RECLAMATION, recomienda que para el caso de revestimiento de canales de hormigón no armado, las velocidades no deben exceder de 2.5 m/seg. Para evitar la posibilidad de que el revestimiento se levante.
d. Borde libre.- Es el espacio entre la cota de la corona y la superficie del agua, no existe ninguna regla fija que se pueda aceptar universalmente para el calculo del borde libre, debido a que las fluctuaciones de la superficie del agua en un canal, se puede originar por causas incontrolables.
La U.S. BUREAU OF RECLAMATION recomienda estimar el borde libre con la siguiente formula:
Donde: Borde libre: en pies.
C = 1.5 para caudales menores a 20 pies3 / seg., y hasta 2.5 para caudales del orden de los 3000 pies3/seg.
Y = Tirante del canal en pies
La secretaría de Recursos Hidráulicos de México, recomienda los siguientes valores en función del caudal:
Tabla DC11. Borde libre en función del caudal
Caudal m3/seg Revestido (cm) Sin revestir (cm)
0.05 7.5 10.0
0.05 – 0.25 10.00 20.0
0.25 – 0.50 20.0 40.0
0.50 – 1.00 25.0 50.0
1.00 30.0 60.0
Fuente: Ministerio de Agricultura y Alimentación, Boletín Técnico N- 7 "Consideraciones Generales sobre Canales Trapezoidales" Lima 1978
Máximo Villón Béjar, sugiere valores en función de la plantilla del canal:
Tabla DC12. Borde libre en función de la plantilla del canal
Ancho de la plantilla (m) Borde libre (m)
Hasta 0.8 0.4
0.8 – 1.5 0.5
1.5 – 3.0 0.6
3.0 – 20.0 1.0
Fuente: Villón Béjar, Máximo; "Hidráulica de canales", Depto. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica, Editorial Hozlo, Lima, 1981
Ø Diagrama de Moody
El diagrama de Moody es la representación gráfica en escala doblemente logarítmica del factor de fricción en función del número de Reynolds y la rugosidad relativa de una tubería.
En la ecuación de Darcy-Weisbach aparece el término λ que representa el factor de fricción de Darcy, conocido también como coeficiente de fricción. El cálculo de este coeficiente no es inmediato y no existe una única fórmula para calcularlo en todas las situaciones posibles.
Se pueden distinguir dos situaciones diferentes, el caso en que el flujo sea laminar y el caso en que el flujo sea turbulento. En el caso de flujo laminar se usa una de las expresiones de la ecuación de Poiseuille; en el caso de flujo turbulento se usa la ecuación de Colebrook-White.
En el caso de flujo laminar el factor de fricción depende únicamente del número de Reynolds. Para flujo turbulento, el factor de fricción depende tanto del número de Reynolds como de la rugosidad relativa de la tubería, por eso en este caso se representa mediante una familia de curvas, una para cada valor del parámetro k / D, donde k es el valor de la rugosidad absoluta, es decir la longitud (habitualmente en milímetros) de la rugosidad directamente medible en la tubería.
En la siguiente imagen se puede observar el aspecto del diagrama de Moody.
Salto hidráulico
Fue investigado por primera vez experimentalmente por Giorgio Bidone, un científico italiano en 1818[1] . El salto hidráulico es conocido también como una onda estacionaria[2]
Las aplicaciones prácticas del salto hidráulico son muchas, entre las cuales se pueden mencionar:
Para la disipación de la energía del agua escurriendo por los vertederos de las presas y otras obras hidráulicas, y evitar así la socavación aguas abajo de la obra;
Para recuperar altura o levantar el nivel del agua sobre el lado aguas abajo de un canal de medida y así mantener alto el nivel del agua en un canal para riego u otros propósitos de distribución de agua;
Para incrementar peso en la cuenca de disipación y contrarrestar así el empuje hacia arriba sobre la estructura;
Para incrementar la descarga de una esclusa manteniendo atras el nivel aguas abajo, ya que la altura será reducida si se permite que el nivel aguas abajo ahogue el salto.[3]
Para indicar condiciones especiales del flujo, tales como la existencia del flujo supercrítico o la presencia de una sección de control siempre que se pueda ubucar una estación de medida;
Para mezclas químicasusadas para purificar el agua;
Para aerear el agua para abastecimiento de agua a las ciudades.
Condiciones para la formación del salto hidráulico
Canales rectangulares horizontales
Para un flujo supercrítico en un canal horizontal rectangular, la energía del flujo se disipa progresivamente a través de la resistencia causada por la fricción a lo largo de las paredes y del fondo del canal, resultando una disminución de velocidad y un aumento de la profundidad en la dirección del flujo. Un salto hidráulico se formará en el canal si el número de Froude (F) del flujo, la profundidad (y1) y una profundidad aguas abajo (y2) satisfacen la ecuación:
Tipos de salto hidráulico
Los saltos hidráulicos se pueden clasificar, de acuerdo con el U.S. Bureau of Reclamation, de la siguiente forma, en función del número de Froude del flujo aguas arriba del salto (los límites indicados no marcan cortes nítidos, sino que se sobrelapan en una cierta extensión dependiendo de las condiciones locales):
Para F1 = 1.0 : el flujo es crítico, y de aqui no se forma ningún salto.
Para F1 > 1.0 y <> 1.7 y <> 2.5 y <> 4.5 y < f1 =" 9.0" name="Caracter.C3.ADsticas_b.C3.A1sicas_del_sa">Características básicas del salto hidráulico
Las principales características de los saltos hidráulicos en canales rectangulares horizontales son:
Ø Pérdida de energía
La pérdida de energía en el salto es igual a la diferencia en energía específica[4] antes y después del salto. Se puede mostrar que la pérdida es:
La relación
se conoce como pérdida relativa.
Ø Eficiencia
La relación de la energía específica después del salto a aquella antes del salto se define como eficiencia del salto. Se puede mostrar que la eficiencia del salto es:
Esta ecuación indica que la eficiencia de un salto es una función adimencional, dependiendo solamente del número de Froude del flujo antes del salto.
Conclusión
Un flujo en canal abierto se refiere al flujo de líquidos en canales abiertos a la atmósfera o en conductos parcialmente llenos. Se dice que el flujo de un canal es uniforme si la profundidad del flujo permanece constante. De otra manera se dice que el flujo es no uniforme o variado.
Un flujo en canal abierto se refiere al flujo de líquidos en canales abiertos a la atmósfera o en conductos parcialmente llenos. Se dice que el flujo de un canal es uniforme si la profundidad del flujo permanece constante. De otra manera se dice que el flujo es no uniforme o variado.
El número de Froude no sirve para clasificar el tipo de fluido:
Fr < fr =" 1"> 1 Flujo Supercrítico o rápido
La ecuación de la energía específica es la que nos muestra la variación de la misma, con respecto a su profundidad. Si combinamos la ecuación de la energía con el la del numero de Froude se puede, verificara cual seria la altura mínima para la construcción de un canal, ya que la misma debe ser construidas en su altura critica, que se calcula en base a la energía mínima que va a pasar por el canal.
La mayoría de los canales no son horizontales y por el contrario tienen una pendiente en el fondo y otra en le superficie, las mismas junto con la longitud del canal son las que nos van a dar la perdida de energía producida por el canal.
Para el diseño de las mejores secciones transversales de un canal se tienen que tener en cuenta varios aspectos como lo son el área, la pendiente el perímetro húmedo. Además de que debe cumplirse para todas las secciones que el radio debe ser la mitad de la altura. Una herramienta muy útil a la hora de diseñar una sección transversal es la tabla de manning la cual nos va a indicar el valor del numero de rugosidad inicial según las condiciones del canal, estas rugosidades muy escasamente permanecen así en el tiempo.
Cuando en un canal el flujo es supercrítico quiere decir que la tiene exceso de energía por lo tanto el numero de Froude es mayor a uno, esta energía hay que disiparla ya que es muy peligrosa porque trae corrientes internas muy fuertes que se llevan todo a su paso, por lo general las corrientes son imperceptibles en la superficie. Para disipar la energía se utiliza el salto hidráulico.
Bibliografía
MECANICA DE FLUIDOS FUNDAMENTOS Y APLICACIONES, Yunus A. Cengel y John M. Cimbala. Editorial Mc Graw Hill., Pag: 679-713.
Aguirre Pe, Julián, "Hidráulica de canales", Dentro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras – CIDIAT, Mérida, Venezuela, 1974
Krochin Sviatoslav. "Diseño Hidráulico", Ed. MIR, Moscú, 1978
Ministerio de Agricultura y Alimentación, Boletín Técnico N- 7 "Consideraciones Generales sobre Canales Trapezoidales" Lima 1978
Villón Béjar, Máximo; "Hidráulica de canales", Depto. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica, Editorial Hozlo, Lima, 1981
C. Gherardelli libro de la universidad de Chile, Pag: 163-174.
http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(ingenierÃa)
Para el diseño de las mejores secciones transversales de un canal se tienen que tener en cuenta varios aspectos como lo son el área, la pendiente el perímetro húmedo. Además de que debe cumplirse para todas las secciones que el radio debe ser la mitad de la altura. Una herramienta muy útil a la hora de diseñar una sección transversal es la tabla de manning la cual nos va a indicar el valor del numero de rugosidad inicial según las condiciones del canal, estas rugosidades muy escasamente permanecen así en el tiempo.
Cuando en un canal el flujo es supercrítico quiere decir que la tiene exceso de energía por lo tanto el numero de Froude es mayor a uno, esta energía hay que disiparla ya que es muy peligrosa porque trae corrientes internas muy fuertes que se llevan todo a su paso, por lo general las corrientes son imperceptibles en la superficie. Para disipar la energía se utiliza el salto hidráulico.
Bibliografía
MECANICA DE FLUIDOS FUNDAMENTOS Y APLICACIONES, Yunus A. Cengel y John M. Cimbala. Editorial Mc Graw Hill., Pag: 679-713.
Aguirre Pe, Julián, "Hidráulica de canales", Dentro Interamericano de Desarrollo de Aguas y Tierras – CIDIAT, Mérida, Venezuela, 1974
Krochin Sviatoslav. "Diseño Hidráulico", Ed. MIR, Moscú, 1978
Ministerio de Agricultura y Alimentación, Boletín Técnico N- 7 "Consideraciones Generales sobre Canales Trapezoidales" Lima 1978
Villón Béjar, Máximo; "Hidráulica de canales", Depto. De Ingeniería Agrícola – Instituto Tecnológico de Costa Rica, Editorial Hozlo, Lima, 1981
C. Gherardelli libro de la universidad de Chile, Pag: 163-174.
http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(ingenierÃa)
