INTRODUCCION

en el tema de métodos de evaluación de evaluación de flujo en canales abiertos tratara básicamente de dar a entender el comportamiento de la velocidades de flujo par un determinado ancho de canal tratándose de crestas delgadas o crestas anchas; pero dentro de esos dos grandes campos se estudiara de manera general las compuertas de descarga y los canales críticos de evaluación para eso daremos pase al análisis de cada ítem mencionados en la presente introducción del tema buscado

Algunas situaciones hidráulicas pueden ser descritas por medio de un modelo unidimensional, bien sea porque no es necesaria la resolución precisa de los detalles del flujo o porque la naturaleza de éste es marcadamente unidimensional.

En cualquier caso el estudio de las ecuaciones que rigen el flujo unidimensional es muy interesante por dos razones: Primero, porque es de esperar que soluciones típicas en una dimensión tengan una extensión más o menos próxima bidimensional y, segundo, porque es mucho más fácil obtener buenos métodos numéricos para las ecuaciones en una dimensión y extenderlos posteriormente a dos que atacar directamente el diseño de esquemas genuinamente bidimensionales.

Debe señalarse, no obstante, que esta última estrategia, aunque ciertamente más complicada, presenta mayores posibilidades de avance en un futuro. Las hipótesis fundamentales implicadas en la simulación matemática de ríos se formalizan en las ecuaciones del flujo no estacionario en canales abiertos. Son un modelo simple de fenómenos muy complejos, que incorpora solamente las influencias más importantes.

FLUJO NO PERMANENTE EN CANALES

Empezaremos considerando las siguientes hipótesis, conocidas como de St. Venant (Cunge et al., 1980), son:

El flujo es unidimensional. La velocidad se supone uniforme sobre cada sección transversal y el nivel de agua en la superficie, horizontal a través de la misma.

La curvatura de las líneas de corriente es pequeña y las aceleraciones verticales son despreciables. La distribución de presión es simplemente hidrostática.

Las fuerzas de fricción con las paredes pueden ser descritas mediante leyes similares a las utilizadas para flujo estacionario.

Con el fin de obtener las ecuaciones capaces de describir situaciones hidráulicas unidimensionales reales, es conveniente partir de los principios básicos de conservación de masa y momento, aplicados a un volumen de control. Para ello se considerará un tramo del cauce entre dos estaciones x1 y x2como se muestra en la Figura 1. Si A(x,t) es el área de la sección normal al flujo, y suponiendo, que la velocidad u(x,t) es uniforme en toda la sección, se pueden expresar las siguientes relaciones de conservación (Cunge et al. 1980):

Conservación De La Masa

Si u(x,t) es uniforme para cada x, el flujo que cruza una sección vale pAu y por tanto la conservación de la masa de agua en el tramo considerado se

puede escribir:

Expresando la diferencia de una función como la integral definida de su

derivada según:

Siendo f una función arbitraria (continua) que depende de una variable cualquiera z, la ecuación (1) puede escribirse en la forma:

Conservación Del Momento Lineal

El cambio en la cantidad de momento en un intervalo de tiempo t2-t1 entre

dos puntos x1, x2 es:

y el flujo neto de momento hacia el interior del tramo [x1, x2]:

La contribución debida a las fuerzas de presión laterales:

Las fuerzas debidas a la pendiente del fondo son la proyección del peso de la columna líquida sobre la tangente al lecho del cauce y dan una

contribución que vale:

Por último, la fuerza de fricción es debida al rozamiento entre el agua y las paredes del cauce:

Los distintos términos son agrupados para expresar la conservación de la cantidad de momento lineal en el tramo [x1, x2] entre t1 y t2 según sigue:

Variación Momento = Flujo De Momento + Fuerza En Los Extremos + Fuerzas Laterales + Pendiente De Fondo + Fuerzas De Rozamiento

Al igual que en el caso de la ecuación de conservación de la masa, se expresa la diferencia de una función como la integral definida de su derivada.

Reorganizando los distintos términos se forma el sistema de conservación buscado que rige el flujo unidimensional en cauces de sección arbitraria, con lo que la ecuación del momento puede escribirse en forma no conservativa como:

Es una nueva expresión, más corriente en la práctica y más manejable a la hora de la resolución si no se han de reproducir ‘choques’, que se conoce con el nombre de ecuación dinámica.

CONCLUSIONES

Para el caso de un vertedero horizontal con ancho típico, debe airearse (es decir ventilarse ante la atmosfera). Si la lamina vertiente no está aireada, se forma una región de baja presión que origina un incremento en el gasto descargado para un tirante determinado.

La aireacion es automática cuando el vertedero ocupa únicamente parte del canal. Sin embargo, el afilado de los lados verticales de la cresta puede ocasionar una contracción adicional en la corriente.

La superficie se puede colocar con extremada precisión observándola en dirección cercana a la horizontal y distinguiendo la reflexión de la punta del limnimetro en la superficie.

Un flujo no permanente presenta cambios en sus características a lo largo del tiempo para el cual se analiza el comportamiento del canal. Las características del flujo son función del tiempo; en este caso se tiene que: V = fv(x, t), Q = fq(x, t), h = fh(x, t)

Las situaciones de transitoriedad se pueden dar tanto en el flujo subcrítico como en el supercrítico.

Para la determinación de las pendientes se hace uso de los valores de las cotas del fondo de las mencionadas secciones. Las pérdidas por fricción se incluyen en las ecuaciones a través del término no lineal dependiente del coeficiente de Manning.

RECOMENDACIONES

La selección del tipo de vertedero para una situación particular depende del rango de gasto que se medirán en la, de las precisiones en estas mediciones, y de la posibilidad de calibrar el vertedero cuando se ha instalado.

Lo anterior sugiere que un vertedero triangular resulta conveniente en aquellos casos en que se tengan gastos volumétricos bajos. Con objeto de lograr repetividad en las mediciones, la cresta del vertedero debe mantenerse afilada. La eliminación periódica de incrustaciones y óxidos resulta simple en el laboratorio pero puede complicarse en las mediciones de campo.

Cuando el nivel de agua es bajo se puede presentar flujo crítico. Si se conoce Y a se puede calcular el gasto volumétrico empleando tablas. Cuando

Y b>0.7 Y a, se puede medir ambos tirantes. Se dispone de tablas y cartas para canales de Parshall de varias dimensiones.

Los problemas de canales críticos para medición se pueden evitar al utilizar un canal critico de medición, como el canal de Parshall

RESUMEN EJECUTIVO

Cuando se calibra un vertedero después que ha sido colocado, utilizando mediciones de volumen o empleando tanques para medir el peso de, la precisión del vertedero esta limitado únicamente por la presión al medir el tirante. Los errores en la medición de esta última se puede reducir sustancialmente si se emplea un pequeño depósito comunicado con el canal donde el agua se mantenga tranquila y un limnimetro de gancho.

La superficie se puede colocar con extremada precisión observándola en dirección cercana a la horizontal y distinguiendo la reflexión de la punta del limnimetro en la superficie.

La incertidumbre en la medición atreves de vertederos depende de numerosos factores. Se puede medir gastos volumétricos dentro de +- 5%. Si se requieren resultados volumétricos mas precisos.

Los problemas de canales críticos para medición se pueden evitar al utilizar un canal critico de medición, como el canal de Parshall

El canal de Parshall se utiliza ampliamente para medir gastos de agua en irrigación debido a que se mantiene limpio de forma automática, requiere una carga muy pequeña y se puede obtener resultados aproximados en un rango muy amplio de gastos.

Podemos incluir también los fenómenos transitorios que muestran una clara e importante dependencia temporal bajo la forma de hidrogramas de entrada Q = Q(t) o crecidas en la cabecera del tramo. La predicción de su evolución es la finalidad del método. La evaluación de las variables en todos los puntos y para cada instante nos permite seguir la propagación aguas abajo de lo que suceda en el origen.

El estudio de la hidráulica de flujo no permanente va muy ligada con la investigación de la propagación de las ondas de sonido en el aire, la propagación de las ondas en aguas poco profundas y el flujo de la sangre en las arterias. Sin embargo pueden ayudar en la solución de los problemas, las teorías de elasticidad, cálculo y la solución de ecuaciones diferenciales parciales.

BIBLIOGRAFIA

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