1.1. 1.1.
Gene General ralid idad ades es (geome (geometrí tría a de canale canales, s, Distri Distribuc bució ión n de velocid velocidad ades es y presiones)
Geometría de canales Un canal construido con una sección transversal invariable y una pendiente de fondo constante se conoce como canal prismático. Las secciones de canales naturales son, por lo general, muy irregulares, y a menudo varían desde aproximadamente una parábola hasta aproximadamente un trapec trapecio. io. Para Para corrien corrientes tes sujeta sujetas s a crecien crecientes tes frecue frecuente ntement mente, e, el canal canal puede puede constar de una sección principal del canal ue conduce los caudales normales y una o más secciones laterales de canal para acomodar los caudales de desborde. Los canales artificiales a menudo se dise!an de figuras geom"tricas regulares. #l trap trapec ecio io es la form forma a más más com$ com$n n para para can canales ales con con banca ancas s en tierr ierra a sin sin recubrimiento, debido a ue proveen las pendientes necesarias para estabilidad. #l rectangular y el triángulo son casos especiales del trapecio. %ebido a ue el rectángulo tiene lados verticales, por lo general se utili&a para canales construidos con con mate materi rial ales es esta establ bles es,, como como mamp mampos oste terí ría, a, roca, roca, meta metal, l, o made madera ra etc. etc. La sección triangular solo se utili&a para peue!as aceuias, cunetas a lo largo de carreteras y trabajos de laboratorio. #l círculo es la sección más com$n para alcantarillados y alcantarillas de tama!os peue!os y medianos. La parábola se utili& utili&a a como como una aproxi aproximaci mación ón a seccion secciones es de canales canales natural naturales es de tama!o tama!o peue!o y mediano.
Distribución de velocidades %ebido a la presencia de la superficie libre y a la fricción a lo largo de las paredes del canal, las velocidades en un canal no están uniformemente distribuida en su sección. La máxima velocidad medida en canales normales a menudo ocurre por debajo de la superficie a una distancia de '.'( a '.)( de la profundidad* cuanto más cerca de las bancas, más profundo se encuentre este máximo.
%istribución de velocidades en un canal rectangular.
La distribución de velocidades en una sección de canal depende tambi"n de otros factores, como una forma inusual de la sección, la rugosidad del canal y la presencia de curvas. #n una corriente ancha, rápida y poco profunda o en un canal muy liso, la velocidad máxima por lo general se encuentra en la superficie libre. La rugosidad del canal causa un incremento en la curvatura de la curva de distribución vertical de velocidades.
Distribución de presiones La presión en cualuier punto de la sección transversal del flujo en un canal con pendiente baja puede medirse por medio de la altura de la columna de agua en un tubo pie&ómetro instalado en el punto. +l no considerar las peue!as perturbaciones debidas a la turbulencias, etc., #s claro ue el agua en esta columna debe subir desde el punto de medición hasta la línea de gradiente hidráulico o superficie del agua. Por consiguiente, la presión en cualuier punto de la sección es directamente proporcional a la profundidad del flujo por debajo de la superficie libre e igual a la presión hidrostática correspondiente a esta profundidad. #n otras palabras la distribución de presiones a lo largo de la sección transversal del canal es igual a la distribución hidrostática de presiones* es decir, la distribución es lineal y puede representarse como una línea recta +. #sto se conoce como ley hidrostática de distribución de presiones.
%istribución de presiones en canales rectos y curvos con pendientes bajas u hori&ontales en la sección bajo consideraciones* h - altura pie&ometrica* hs - altura hidrostática* y c corrección de altura de presión por curvatura. a/ 0lujo paralelo* b/ 0lujo convexo* c/ flujo cóncavo.
1.2.
Características del fluo uniforme
1e considera ue el flujo uniforme tiene las siguientes características principales2 3/ La profundidad, el área mojada, la velocidad y el caudal en cada sección del canal son constantes y, )/ La línea de energía, la superficie del agua y el fondo del canal son paralelos* es decir, sus pendientes son todas iguales, o 1f - 14 - 1o - 1. Para propósitos prácticos, el reuerimiento de una velocidad constante puede interpretarse libremente como el reuerimiento de ue el flujo posea una velocidad media constante. 1in embargo, en rigor, esto significaría ue el flujo posee una velocidad constante en cada punto de la sección del canal dentro del tramo del flujo uniforme. 1e considera ue el flujo uniforme es solo permanente, debido a ue el flujo uniforme no permanente prácticamente no existe. #n el flujo permanente en canales pueden presentarse dos tipos de escurrimiento, a saber2 uniforme y no uniforme.
1.!.
"stablecimiento de fluo uniforme
5uando el flujo ocurre en un canal abierto, el agua encuentra resistencia a medida ue fluyen aguas abajo. #sta resistencia por lo general es contrarrestada por las componentes de fuer&as gravitacionales ue act$an sobre el cuerpo de agua en la dirección del movimiento. Un flujo uniforme se desarrollara si la resistencia se balancea con las fuer&as gravitacionales. La magnitud de la resistencia, cuando otros factores físicos del canal se mantienen constante, depende de la velocidad de flujo. 1i el agua entra al canal con lentitud, la velocidad y, por consiguiente, la resistencia son peue!as, y la resistencia es sobrepasada por las fuer&as de gravedad, dando como resultado una aceleración de flujo en el tramo de aguas arriba. La velocidad y la resistencia se incrementaran de manera gradual hasta ue se alcance un balance entre las fuer&as de resistencia y de gravedad. + partir de este momento, y de ahí en adelante, el flujo se vuelve uniforme. #l tramo de agua arriba ue se reuiere para el establecimiento del flujo uniforme se conoce como &ona transitorio. #n esta &ona el flujo es acelerado y variado. 1i el canal es más corto ue la longitud transitoria reuerida para las condiciones dadas, no puede obtenerse flujo uniforme. 6acia el extremo de aguas abajo del canal la resistencia puede ser excedida de nuevo para las fuer&as gravitacionales y el flujo nuevamente se vuelve variado. La profundidad del flujo uniforme se conoce como profundidad normal. #n todas las figuras la línea de tra&os largos representa la línea de profundidad normal, L.P.7/ y la línea de tra&os cortos representa la línea de profundidad critica L.P.5/. La longitud de la &ona transitoria depende del caudal y de las condiciones físicas del canal, como la condicione de entrada, la forma, la pendiente y la rugosidad. %esde un punto de vista hidrodinámico, la longitud de la &ona transición no debería ser menor ue la longitud reuerida para el desarrollo completo de la capa limite bajo las condiciones dadas.
#stablecimiento de flujo uniforme en un canal largo.
ibliografía2 Gardea, H. (1999). Hidráulica de canales. México: fundación ICA. Rodríguez, . (!""#). Hidráulica de canales II . $axaca: C%o&, '. (199). Hidráulica de canales abiertos. Coo*+ia: McGra&Hi.
