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Hidráulica de canales

Transiciones en canales
by

Jonathan Tornero

on 20 November 2012

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Transcript of Hidráulica de canales

Integrantes:
Campos López Alenjandra
Espinoza Robles Manuel
García Saldivar Gabriela
Jiménez Lópes Luis Felipe
Osorio Aguilar Jhonatan
Tornero Gómez Jonathan Omar
Zárate Garnica Gabriela Irene Transiciones en canales Introducción Diseño de expansiones y contracciones graduales Frecuentemente se requiere hacer modificaciones al canal con una estructura llamada transición Surge del problema de contar con la precisión de un vertedor pero sin azolve, siendo diseñado por el ingeniero Ralph L. Parshall Canal tipo Parshall Conviene estudiar el flujo de un canal de gasto contante en una transición en el cual, también se mantiene constante el ancho de la sección pero cambia el nivel de su plantilla e induce modificaciones a su energía específica. Flujo en transición Para un flujo subcrítico que pasa a través de transiciones súbitas y graduales, se llevaron a cabo experimentos en diferentes diseños Expansiones y contracciones Su función es lograr la modificación gradual del flujo. Estructuras de control Dispositivos de aforo Vertedores Rectangulares
Triangulares
Cipolletti
Sutro Aforadores tipo Venturi De gasto constante
Tipo Parshall Eliminan las desventajas de los vertedores:
Pérdida de energía
Azolves Reducción de ancho Ecuaciones:
Continuidad y Bernoulli
Energía específica Umbral de fondo Funcionamiento como orificio Ventajas: Como orificio puede absorber las variaciones del tirante aguas arriba sin que altere el gasto dentro del rango
Construcción y operación sencillas.
Las expresiones no se ven afectadas por la rugosidad del canal siempre y cuando la relación b/B sea menor o igual a 1/3.
No requiere pérdidas de carga grandes Se llamó primeramente "Conductor medidor de Venturi modificado" para luego ser llamado "Conductor medidor Parshall" Ventajas: Estructura simple
Trabaja eficientemente aún con grandes variaciones de gasto.
Se resuelve el problema de los azolves.
Se prescindir de las cámaras de reposo.
Pérdida de carga muy pequeña. Descripción de la estructura Entrada Garganta Salida Otros elementos:
Cresta del medidor
Tamaño del medidor (W)
Pozos amortiguadores Funcionamiento Los muros convergentes guían suavemente los filetes de la vena líquida hasta la cresta (sección de control). Continuo aumento de la velocidad Al salir disminuye la velocidad Salto hidráulico Localización del salto hidráulico Depende del gasto, de la elevación de la cresta y de la diferencia de elevación entre la plantilla en los canales Grado de sumersión Determina si en un momento dado el medidor trabaja con descarga libre o con sumersión, estas características de escurrimiento, están determinadas con los valores límites. Ejemplo de canal Parshall Se intenta instalar un medidor Parshall en un canal de tierra (n=0.025) con taludes 1.5:1 y plantilla B=1.50[m], su pendiente S0=0.0005 y altura de bordos de 1.30[m], se desea saber que tamaño W se adoptará y a que elevación X de la plantilla del canal se colocara la cresta. En el punto donde se proyecta construir el medidor, se han observado las variaciones del gasto y también la de los tirantes con que escurren, siendo lo siguientes: Se obtienen los siguientes nomogramas: Se adoptará el medidor de 1.00[m] para lo cual revisaremos las condiciones de trabajo para el caso de gasto mínimo. Tras tabular los valores obtenidos de los nomogramas respectivos, se obtiene la tabla siguiente: Por lo anterior se juzga que para el gasto mínimo el funcionamiento con X=0.34 es correcto y puede aceptarse pues se verifica con un grado de sumersión sensiblemente de 0.70, sin embargo hay que considerar el poco rigor de la exactitud de los datos. Escalones Por definición, un tanque amortiguador es un tramo corto de canal ubicado al final de un vertedor, o cualquier otra estructura que produzca flujo supercrítico. Uno de los obstáculos comúnmente asociados con los tanques amortiguadores son los escalones o umbrales. Un escalón, también llamado umbral, puede ser dentado o sólido ... también, un escalón puede utilizarse para pasar de un régimen subcrítico a un régimen supercrítico (después del escalón) La existencia de un escalón puede ser apreciada en la curva Y-E (curva de energía específica) Condiciones de entrada Entrada regulada: Por compuerta o algún otro medio.
La profundidad y_1 es independiente de la posición A del nivel del estanque aguas arriba.
La diferencia y entre yA e y1 por juicio o depender del diseño de la entrada. Entrada libre: El agua entra libremente a un canal de pendiente media
La profundidad y_1 se relaciona con el nivel estático de A del estanque.
Relación entre las profundidades se expresa por:

Para flujo subcrítico:
. En la práctica y_A es dada
La relación entre Q e y_1 puede establecerse con la ecuación anterior
Se construye la curva calibrada de entrada-descarga que representa esta relación Cerca de la sección donde ocurre la transición, la altura de velocidad no puede medirse con facilidad debido a la condición turbulenta de flujo. Coeficientes de energía alfa. los valores están muy cercanos a la unidad inmediatamente después de las contracciones súbitas pero por lo general son mayores que la unidad después de expansiones súbitas La pérdida de energía en una contracción súbita del diseño I puede reducirse de manera significativa modificando las esquinas agudas a la entrada del canal reducido. La pérdida de energía en una expansión súbita puede reducirse mediante la ampliación gradual de la sección del canal o la disminución del ángulo de divergencia. Con base en el comportamiento de estructuras existentes, se han encontrado que los siguientes aspectos son importantes para el diseño. a)Pérdidas
b)Borde libre
c)Eliminación del resalto hidráulico
d)Proporcionamiento. 1.El ángulo máximo óptimo es 12.5°.
2.Evítense los ángulos agudos en la superficie del agua. Para tener una transición bien diseñada: De manera general, como criterios para el dimensionamiento hidráulico se pueden mencionar: Primero, minimización de las pérdidas de energía por medio de estructuras económicamente justificables Segundo, eliminación de las ondulaciones grandes y los vórtices (introducción de aire, Knauss, 1986) Tercero, eliminación de zonas con agua tranquila o flujo muy retardado ¿Hasta qué punto se puede ajustar la forma de la estructura en la zona de transición a una forma hidrodinámica, considerando también los puntos de vista económicos? Importante pregunta: Para los cálculos hidráulicos de en las estructuras de transición con flujo subcrítico son admisibles las siguientes hipótesis: a) Se supone que la pendiente de la línea de energía es constante en el tramo relativamente corto de la estructura de transición y, en ausencia de pérdidas locales puede calculrse con la ec. de Gauckler-Manning-Strickler b) La velocidad varía principalmente en función de la distancia y los coeficientes de Coriolis y Boussinesq varían linealmente entre el inicio y el fin de la transición Los efectos de la curvatura del flujo pueden ignorarse, con lo que las distribución de presión resultan hidrostáticas. Una ayuda muy valiosa es la familia de curvas E-y, como se muestra a continuación: Hinds propone que las contracciones como las expansiones se resuelvan de la misma forma. Algunas formas geométricas para diseñar estas contracciones y expansiones son las siguientes: La pérdida en una expansión o contracción puede cambiar las condiciones del escurrimiento aguas arriba de la transición. Para compensar estos cambios es necesario proporcionar un desnivel. Cálculo de la longitud mínima: ¡Gracias por su atención! Referencias: -FRENCH, Richard. Hidráulica de Canales Abiertos. México. Mc. Graw Hill, 1988

-SOTELO ÁVILA, Gilberto. Hidráulica de Canales. México. Facultad de Ingeniería, UNAM, 2002

-TRUEBA CORONEL, Samuel. Mexico. Continental, 1982

-NAUDASCHER, Eduard. Hidráulica de canales, diseño de estructuras. México. Limusa. 2001.

-http://biblioteca.cicese.mx/libros/hidrodinamica/capitres.pdf

-http://www.geocities.com/gsilvam/estructuras.htm

-Práctica No. 1. Hidráulica de Canales. UNAM
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