BIFURCACIONES
El fujo en la biurcación de un canal (unión o separación), es un enómeno que envuelve numerosas variables, tal como los caudales, que escurren por ella, ángulo de intersección, orma y pendiente de los canales, dirección y magnitud de los caudales, redondeo en el muro de unión o separación, etc. A esto debe agregarse la posibilidad de rgimen subcr!tico o supercr!tico o de un cambio de rgimen. El problema es tan complicado que sólo algunos casos simples y espec!"cos #an sido estudiados, y por lo mismo, sus resultados di!cilmente di!cilmente pueden generali$arse% por lo que, es más recomendable un estudio en modelo #idráulico para cada caso particular que una apro&imación teórica del problema, cuando se desea seguridad y precisión en los resultados.
COMPORTAMIENTO GENERAL •
EN SEPARACIONES
El comportamiento del per"l de fujo en rgimen subcr!tico depende de las condiciones de rontera de los canales secundarios% #aciendo el cálculo del per"l del agua en la dirección contraria al escurrimiento y #acia el punto de separación. El caudal en el canal principal se distribuye #acia los secundarios, cumpliendo con la condición de que se debe tener igual energ!a en el sitio de la separación al considerar las prdidas de carga #idráulica. En la 'igura *+ se muestran per"les de fujo en una separación a rgimen subcr!tico, sin cambio de rgimen.
En rgimen supercr!tico, el comportamiento del fujo queda determinado desde aguas arriba, es decir, desde el canal principal. os caudales se dividen de acuerdo con la igualdad de energ!a (incluyendo prdidas) en el punto de separación. En la 'igura se muestran per"les de fujo en u na separación a rgimen supercr!tico, sin o con cambio de rgimen.
EN UNIONES
El comportamiento de uniones en rgimen subcr!tico es similar al caso de separaciones. El cálculo en dirección contraria a la del fujo permite llegar al punto de unión, manejando la $ona de transición de manera similar al de separación y satisaciendo la condición de igual altura de energ!a (incluidas las prdidas) al principio del canal principal. -on esta condición y el conocimiento de los caudales que se unen, se puede determinar el per"l del fujo en los canales secundarios. En ocasiones, la transición de subcr!tico a su percr!tico se #ace por medio de un salto #idráulico, ver 'igura *, con un comportamiento del fujo muy complejo. En rgimen supercr!tico el cálculo es en la dirección del fujo #asta el sitio de la unión. En la $ona de transición se aplica la ecuación del impulso y cantidad de movimiento. En el canal principal se determina el per"l del fujo a partir del nivel de energ!a y los gastos conocidos. En s!, el comportamiento del fujo es complicado y por ello se recurre a estudiarlo en un modelo #idráulico.
PÉRDIDAS DE ENERGÍA •
EN SEPARACIONES
E&isten pocas publicaciones que abordan el tema de la determinación de la prdida de energ!a en biurcaciones, en este inciso se describe lo que mas com/nmente se utili$a. 0oc1 reali$ó e&perimentos en separaciones de canales rectangulares, en rgimen subcr!tico, 'igura *. as prdidas correspondientes a cada canal secundario están dadas por2
3onde2 V es la velocidad en el canal antes de la biurcación. k 4 5 prdida de carga #idráulica por biurcación.
os resultados de 0oc1, 'igura * obtenidos e&perimentalmente, permiten el cálculo del coe"ciente de prdida de carga en separaciones, en rgimen subcr!tico, k B1 y k B2 como una unción de la relación de caudal Q 6 Q 7aylor, tambin determinó e&perimentalmente el caso espec!"co de la separación mostrada en la 'igura *, al correlacionar los parámetros adimensionales Q2 /Q, y6y, y l6 y y k 4 5 V 6(gy ). En el caso particular de una separación a 89 las "guras *: y *;, se pueden utili$ar para determinar la repartición de un caudal Q conocido, #acia los canales secundarios de igual anc#o. a secuencia de cálculo ser!a2 a. b.
c. 3e la 'igura *:, escogiendo una relación y 6 y , el parámetro y 6 y se determina para cada valor de Q supuesto. d. 3ibujar el parámetro Q6Q contra y/y , curva A de la 'igura *;. a intersección de esta curva con las curvas k 4, proporciona las posibles combinaciones de las variables entre las cuales, un valor de k 4 corresponder!an al caudal total Q del canal principal, asi como los valores de y/y y Q6Q. e. A partir de la 'igura *;, para cada uno de los valores k 4, se obtienen las relaciones Q6Q y y/y . 3e Q6Q, al conocer Q, se obtiene Q. 3e la curva y *Q del canal , se obtiene y al conocer Q. 3e y6y al conocer y, se obtiene y. . 3ibujar los valores de k 4 entre y obtenidos del inciso anterior, (l!nea discontinua de la 'igura *>% as! como el valor de k 4 5 V 6(gy ) contra y (l!nea continua de la misma "gura). a intersección de ambas de"ne los valores requeridos de k 4 y y . g. -on el valor de k 4 de la 'igura *;, se obtiene la relación Q6Q, al conocer Q se determina Q, y de Q 5 Q * Q el valor de Q.
EN UNIONES
7aylor determinó teóricamente el caso especi"co de la unión que se muestra en la 'igura *?, al considerar que la velocidad se distribuye uniormemente en los canales antes y despus de la unión, la uer$a de ricción es despreciable en comparación con otras uer$as y que los tirantes en los canales y son iguales. 3e la ley del impulso y cantidad de movimiento en la unión, para el componente en la dirección del canal al principal, se obtiene2
tomando a Q6Q como un parámetro, k 4 se puede gra"car contra y 6 y para cada valor de @ 4. a ecuación *: ue veriicada e&perimentalmente en uniones, donde @ 4 es igual a ;> y :>9, para el primero de los valores se encontró buena concordancia, pero no con el segundo. Esto /ltimo probablemente se deba a la
distorsión en la distribución de velocidades despus de la unión y a que el fujo no permanec!a paralelo a las paredes del canal.
