EMARCO TEORICOEn ingeniera se denomina Canal a una construccin
destinada al transporte de fluidos (generalmente utilizada para
agua) y que, a diferencia de las tuberas, es abierta a la atmsfera.
Tambin se utilizan como vas artificiales de navegacin. La
descripcin del comportamiento hidrulico de los canales es una parte
fundamental de la hidrulica y su diseo pertenece al campo de la
ingeniera hidrulica, una de las especialidades de la ingeniera
civil.Los canales tienen la finalidad de conducir los caudales de
captacin desde la obra de toma hasta el lugar de carga o
distribucin, de acuerdo a la naturaleza del proyecto y en
condiciones que permitan transportar los volmenes necesarios para
cubrir la demanda. En general, el canal de aduccin en una cuenca de
montaa, es la obra que requiere las mayores inversiones comparando
con las dems obras civiles de un sistema hidrulico, ya que debido a
su longitud y condiciones topogrficas, los volmenes de excavacin,
materiales de construccin, etc. superan en general al resto de
obras civiles (obra de toma, cmara de carga o tanque de
almacenamiento). En muchos casos el costo de inversin del canal ser
fundamental para establecer la viabilidad de un proyecto.
FORMAS DE SECCION TRANSVERSAL DE CANALESUn canal puede adoptar
diferentes formas desde trapezoidal hasta rectangular Seccin
trapezoidal: Se usa en canales de tierra debido a que proveen las
pendientes necesarias para estabilidad, y en canales revestidos.
Seccin rectangular: Debido a que el rectngulo 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. Seccin triangular: Se usa para
cunetas revestidas en las carreteras, tambin en canales de tierra
pequeos, fundamentalmente por facilidad de trazo. Tambin se emplean
revestidas, como alcantarillas de las carreteras. Seccin parablica:
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 GEOMTRICOS DE LA SECCIN DEL CANALLos elementos
geomtricos son propiedades de una seccin del canal que puede ser
definida enteramente por la geometra de la seccin y la profundidad
del flujo. Estos elementos son muy importantes para los clculos del
escurrimiento. Tirante, profundidad del flujo, calado (y): El
tirante es la distancia vertical del punto ms bajo de la seccin del
canal a la superficie libre. Ancho de Solera (T): Es el ancho de la
seccin del canal en la superficie libre. rea mojada (A): Es el rea
de la seccin transversal del flujo normal a la direccin del flujo.
Permetro mojado (P): Es la longitud de la lnea de la interseccin de
la superficie mojada del canal con la seccin transversal normal a
la direccin del flujo. Radio hidrulico (R): Es la relacin entre el
rea mojada y el permetro mojado, se expresa como: R = A / P. 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 diseo 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 incgnitas b e y, que satisfacen la formula de
Manning.Anteriormente hemos visto los casos en los que hay una
condicin impuesta: Por ejemplo el ancho en la base .Entonces se
calcula el tirante que satisface la condicin hidrulica. O bien al
revs.Tambin 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 seccin de mxima eficiencia hidrulica.Se dice que una
seccin es de mxima eficiencia hidrulica cuando para la misma rea,
pendiente y calidad de paredes deja pasar un gasto mximo. O bien,
es aquella que para el mismo gasto, pendiente y calidad de paredes
tiene un rea mnima.
