Download - Aplicaciones en Escalones
I N T E G R A N T E S :
N A T I V I D A D V I C T O R I A N O H E R N Á N D E Z
G I O V A N N I C A T A L Á N V Á Z Q U E Z
2. ENERGÍA ESPECÍFICA
Tlapa de Comonfort Gro, a 24 de marzo 2015
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA
HIDRÁULICA DE CANALES
2.4.- Aplicaciones en escalones
Cuando el terreno natural por el cual debe pasar un canal tiene una pendiente muy fuerte, para evitar
velocidades excesivas deberán proyectarse tramos de canal con pendiente suave ligados por estructuras
llamadas caídas.
Concepto
Son estructuras utilizadas en
aquellos puntos donde es necesario efectuar cambios
bruscos en la rasante del canal.
Permite unir dos tramos (uno superior y otro inferior) de un canal, por medio de un plano
vertical (muro de sostenimiento de tierra capaz de soportar el empuje que estas ocasionan), permitiendo que el agua salte libremente y caiga en el tramo
de abajo.
Finalidad
Conducir agua desde una
elevación alta hasta una
elevación baja.
Disipar la energía generada por esta
diferencia de niveles.
Transición de
entrada
Transición de salida
Poza o colchón
amortiguador
Sección de control
Caída en sí
Elementos De Una Caída Vertical
Transición de
entrada• Une por
medio de un estrechamiento progresivo la sección del canal superior con la sección de control.
Caída en sí
• Es de sección rectangular
• Puede ser vertical o inclinada.
Sección de control
• Es la sección correspondiente al punto donde se inicia la caída, cercano a este punto se presentan las condiciones críticas
Poza o colchón amortiguador
• Es de sección rectangular
• Absorbe la energía cinética del agua al pie de la caída.
Transición de salida
• Une la poza de disipación con el canal aguas abajo.
CRITERIOS DE DISEÑO DE UNA CAÍDA
Numero de caídas
Longitud e transición de entrada
Ancho del canal en el tramo de la
caída
Diseñar la poza disipadora en función de la
altura de caída
Borde libre de la caída
Rugosidad en el funcionamiento
de la caída
Ventilación bajo la lámina vertiente
Verificar que la velocidad del flujo de la caída este en el rango
de:0.6m/s < v < (1.5 – 2)
m/s.
CAÍDAS VERTICALES CON OBSTÁCULOS PARA EL CHOQUEEl Bureau of Reclamation, ha desarrollado para saltos pequeños, un tipo de caída con obstáculos donde choca
el agua de la lámina vertiente y se ha obtenido una buena disipación de energía para una amplia variación de la profundidad de la lámina aguas abajo a tal punto
que puede considerarse independiente del salto.
PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE UNA CAÍDA SIN OBSTÁCULO
1.Diseño del canal, aguas arriba y aguas abajo de la caída
Utilizar las consideraciones prácticas que existen para el diseño de canales.
2. Cálculo del ancho de la caída y el tirante en la sección de control
En la sección de control se presentan las condiciones críticas. Para una sección rectangular las ecuaciones que se cumplen son las siguientes:
SOLUCIÓN A LOS PROBLEMAS CON ESCALONES
1. Hacer un esquema del perfil de la superficie libre
del agua entre las secciones 1 y 2.2. Calcular los tirantes del flujo aguas arriba y aguas
abajo aplicando la ecuación de Bernoulli.3. La energía específica aguas abajo se deduce del
principio de Bernoulli suponiendo una transición suave:
Donde Δz es la altura del escalón de la caída. El tirante del flujo aguas abajo se deduce de la definición de energía específica.
Ejemplo 1. El escalón hacia atrás, indicado en la siguiente figura, se localiza un canal de 5 m de ancho de sección rectangular. El gasto total es 55 m3/seg, el fluido es agua a 20°C, el lecho del canal aguas arriba y aguas abajo del escalón, es horizontal y liso.Calcular la fuerza de presión (F) que actúa en la cara vertical del paso e indicar la dirección del flujo.