Maxima Eficiencia Hidraulica 43495l

EMARCO TEORICO 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. Los canales tienen la finalidad de conducir los caudales de captación desde la obra de toma hasta el lugar de carga o distribución, de acuerdo a la naturaleza del proyecto y en condiciones que permitan transportar los volúmenes necesarios para cubrir la demanda. En general, el canal de aducción en una cuenca de montaña, es la obra que requiere las mayores inversiones comparando con las demás obras civiles de un sistema hidráulico, ya que debido a su longitud y condiciones topográficas, los volúmenes de excavación, materiales de construcción, etc. superan en general al resto de obras civiles (obra de toma, cámara de carga o tanque de almacenamiento). En muchos casos el costo de inversión del canal será fundamental para establecer la viabilidad de un proyecto. FORMAS DE SECCION TRANSVERSAL DE CANALES Un canal puede adoptar diferentes formas desde trapezoidal hasta rectangular 

Sección trapezoidal: Se usa en canales de tierra debido a que proveen las pendientes necesarias para estabilidad, y en canales revestidos.    Sección rectangular: Debido a que el rectángulo tiene lados verticales, por lo general se utiliza para canales construidos con materiales estables, acueductos de madera, para canales excavados en roca y para canales revestidos.  Sección triangular: Se usa para cunetas revestidas en las carreteras, también en canales de tierra pequeños, fundamentalmente por facilidad de trazo. También se emplean revestidas, como alcantarillas de las carreteras.

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Sección parabólica: Se emplea en algunas ocasiones para canales revestidos y es la forma que toman aproximadamente muchos canales naturales y canales viejos de tierra.

FORMAS DE SECCION TRANSVERSAL

FIGURA 2.1a: Tomada del libro HIDRAULICA DE CANALES ABIERTOS DE VEN TE CHOW

ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE LA SECCIÓN DEL CANAL Los elementos geométricos son propiedades de una sección del canal que puede ser definida enteramente por la geometría de la sección y la profundidad del flujo. Estos elementos son muy importantes para los cálculos del escurrimiento. 

Tirante, profundidad del flujo, calado (y): El tirante es la distancia vertical del punto más bajo de la sección del canal a la superficie libre.

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Ancho de Solera (T): Es el ancho de la sección del canal en la superficie libre.

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Área mojada (A): Es el área de la sección transversal del flujo normal a la dirección del flujo.

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Perímetro mojado (P): Es la longitud de la línea de la intersección de la superficie mojada del canal con la sección transversal normal a la dirección del flujo.

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Radio hidráulico (R): Es la relación entre el área mojada y el perímetro mojado, se expresa como: R = A / P.

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Borde Libre (hL): Se denomina borde libre a la altura tirante adicional que se da a fin de absorber los niveles extraordinarios que puedan presentarse por encima del caudal de diseño de un canal.

SECCION DE MAXIMA EFICIENCIA HIDRAULICA (M.E.H) Como se ha visto anteriormente hay muchas secciones transversales que satisfacen las ecuaciones de la velocidad media en movimiento uniforme. Como normalmente los datos son Q, n, z y S, hay muchas combinaciones de las incógnitas b e y, que satisfacen la formula de Manning. Anteriormente hemos visto los casos en los que hay una condición impuesta: Por ejemplo el ancho en la base .Entonces se calcula el tirante que satisface la condición hidráulica. O bien al revés. También puede darse el caso que haya libertad para escoger los valores del ancho en la base y el tirante. En estos casos puede buscarse la sección de máxima eficiencia hidráulica. Se dice que una sección es de máxima eficiencia hidráulica cuando para la misma área, pendiente y calidad de paredes deja pasar un gasto máximo. O bien, es aquella que para el mismo gasto, pendiente y calidad de paredes tiene un área mínima.