UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
DISEÑO HIDRAULICO I
TRANSICIONES EN CANALES
Docente: Ing. Jaime Gutiérrez Padilla, M.Sc. Email:
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TRANSICIONES EN CANALES Transiciones son a aquellas estructuras hidráulicas mediant ante las cuales se realizan cambios, horizontales y verticales, en las secciones transversales de los conductos o canales. Su geometría debe ser tal que las alteraciones que producen en los regímenes de los canales sean aceptables desde el punto de vista hidráulico y de la economía en los costos del proyecto.
TRANSICIONES EN CANALES
TRANSICIONES EN CANALES La función de este tipo de estructura es evitar que el paso de una sección (A1) a la siguiente (A2), de dimensiones y características diferentes, se realice de un modo brusco, reduciendo así las pérdidas de energía excesivas, eliminando ondas cruzadas y otras turbulencias y dar seguridad a la estructura y al curso de agua.
CLASIFICACIÓN DE LAS TRANSICIONES EN CANALES En cuanto a su funcionalidad: a. Aforadores de flujo; tales como compuertas, vertederos
y medidores de flujo tipo Venturi o Parshall. b. Disipadores de energía; tales como estructuras de caída, pozos de amortiguación.
c. Reductores o elevadores de velocidad, para prevenir erosión y socavación o sedimentación respectivamente.
TRANSICIONES EN CANALES
En cuanto a sus características geométricas: a. Transiciones bruscas
a. Transiciones graduales:
Transiciones en cuña o rectas
Transiciones con cuadrante de circulo o cilíndricas
Transiciones alabeadas o curvas
TRANSICIONES CON CAMBIO BRUSCO HORIZONTAL
TRANSICIONES CON CAMBIO BRUSCO HORIZONTAL Debido al ángulo que forman las paredes por los cambios bruscos de sección se generan unas ondas cruzadas que se prolongan aguas abajo desde el interior del estrechamiento.
CÁLCULO DEL ÁNGULO DE LA TRANSICIÓN
CONTRACCIONES EN CANALES RECTANGULARES CON FLUJO SUPERCRÍTICO
CONTRACCIONES EN CANALES RECTANGULARES CON FLUJO SUPERCRÍTICO
CONTRACCIONES EN CANALES RECTANGULARES CON FLUJO SUPERCRÍTICO
TRANSICIONES CON CAMBIO GRADUAL DE SECCIÓN
TRANSICIONES EN CANALES
Longitud de una Transición:
TRANSICIONES EN CANALES
Pérdidas de Energía: Las pérdidas de energía de las contracciones o también
llamados
apreciablemente
más
estrechamientos, pequeñas
que
son en
los
ensanchamientos o expansiones. Se recomienda para las transiciones convergentes, con ángulos de convergencia menores de 12.50º, valores de pérdida de carga iguales a:
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
Contracción con ángulo de convergencia de 12.5º.
TRANSICIONES EN CANALES
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
Pérdidas de Energía:
Pérdidas de Energía: Coeficiente de pérdida Ci
TRANSICIONES EN CANALES
Pérdidas de Energía: Coeficiente de pérdida Ci
TRANSICIONES EN CANALES
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
Las formas b) y c) no son recomendables para altas velocidades, mientras que la forma a) tiene uso restringido
para canales pequeños en flujo subcrítico por su costo de construcción.
El número de Froude para estos tipos de estructuras está limitado a valores de Fr<0,50.
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
La aplicación de la ecuación del impulso y cantidad de movimiento al caso de expansión brusca en el ancho
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
La ecuación que se indica a continuación coincide con la fórmula de Borda, para la perdida de energía en la ampliación brusca de un conducto a presión y se recomienda como más segura para los casos normales.
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
Coeficientes de pérdida ɛ para expansiones en régimen subcrítico.
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
Coeficientes de pérdida ɛ para expansiones en régimen subcrítico.
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
Coeficientes de pérdida ɛ para expansiones en un canal rectangular régimen subcrítico.
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
Coeficientes de pérdida ɛ para expansión alabeada de canal trapezoidal a rectangular en régimen subcrítico.
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
Coeficientes de pérdida ɛ para otras formas de expansión en régimen subcrítico.
Donde A1 y A2 son las áreas de las secciones aguas arriba y aguas debajo de la expansión respectivamente Según Mostkow, el coeficiente Co se mantiene prácticamente constante entre 0.35 y 0.40
Pérdidas de Energía:
TRANSICIONES EN CANALES
TRANSICIONES EN CANALES
Cálculo de la longitud de la transición: En
el
caso
de
ensanchamientos,
expansiones
graduales se recomienda que la transición tenga una longitud de 2 a 2.5 (b 3 – b1) para asegurar una recuperación de la carga de velocidad y minimizar la perdida de energía.
TRANSICIONES EN CANALES
Cálculo de la longitud de la transición: En
el
caso
de
ensanchamientos,
expansiones
graduales se recomienda que la transición tenga una longitud de 2 a 2.5 (b 3 – b1) para asegurar una recuperación de la carga de velocidad y minimizar la perdida de energía.
TRANSICIONES EN CANALES
Cálculo del ancho de la transición:
