Diseño y Calculo Hidráulico de Transiciones: En los canales son frecuentes cambios en la forma y/o dimensiones de la sección transversal, debido a cambios.

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1 Diseño y Calculo Hidráulico de Transiciones: En los canales son frecuentes cambios en la forma y/o dimensiones de la sección transversal, debido a cambios en la geología del terreno, o bien por la presencia de estructuras de control y cruce tales como puentes, sifones y alcantarillas. En cualquier situación, lo más recomendable es hacer los cambios geométricos mediante transiciones graduales para evitar cambios bruscos de dirección en el flujo, y excesiva turbulencia y perturbaciones. Las transiciones graduales disminuyen apreciablemente las pérdidas de carga locales en el flujo. Transici ó n BruscaTransici ó n Gradual

2 Diseño y Calculo hidráulico de Transiciones Diseño de las Transiciones: en el diseño se abordan dos temas: Calculo hidráulico de la transición: Comprende el calculo de los tirantes a la entrada y a la salida de la transición Diseño Geométrico: Determinación de forma y dimensiones de la transición para que esta tenga un funcionamiento hidráulico adecuado Dependiendo del funcionamiento hidráulico dentro de la transición se pueden presentar tres casos: a.Transiciones en régimen subcritico b.Transiciones en régimen supercrítico c.Transiciones con cambio de régimen en su interior Los dos últimos casos son complejos porque dentro de la transición se presentan fenómenos como las ondas cruzadas (en régimen supercrítico) y secciones de control en el último caso. En este curso estudiaremos solo las primeras.

3 Diseño y Calculo hidráulico de Transiciones Diseño Hidráulico de la transición en régimen subcritico: Se calculan los tirantes a la entrada y a la salida de la misma con la ecuación de Bernoulli: Transiciones en Contracción: Son aquellas en las que la sección reduce su tamaño tal como se muestra en la figura: y1y1 y2y2 L Planta Perfil Cálculo

4 Diseño y Calculo hidráulico de Transiciones Calculo hidráulico en Transiciones en Contracción: Conocido el tirante y 2, el tirante y 1 se calcula con la ecuación de la energía, en la cual las perdidas locales por contracción se determinan con la fórmula: Donde: h c = Pérdida local por contracción k c = Coeficiente de perdida por contracción V = Velocidad media aguas abajo de la contracción El valor del coeficiente de perdida por contracción se determina de acuerdo con la siguiente tabla: Tipo de ContracciónKc Brusca0.23 Gradual0.11 Suave0.10 Redondeada0.06

5 Diseño y Calculo hidráulico de Transiciones Transiciones en Expansión: Es el caso contrario a la contracción, en el cual la sección se amplia. En este caso las pérdidas por expansión en la transición se determinan mediante la fórmula de Borda: V1V1 V3V3 El coeficiente de perdida por expansión se proporciona en la tabla siguiente: Tipo de Expansiónkeke Brusca1 Gradual Recta si L=(b 3 -b 1 )/20.9 Gradual Recta si L=(b 3 -b 1 )0.7 Gradual Recta si L=2(b 3 -b 1 )0.3 L

6 Diseño y Calculo hidráulico de Transiciones Diseño Geométrico de Transiciones en régimen subcritico: El diseño geométrico busca optimizar el cambio de geometría para que las líneas de corriente del flujo se adapten suavemente de una sección a otra. Los diseños hidrodinámicos con formas curvas alabeadas o trayectorias parabólicas son los más adecuados, sin embargo su diseño es muy complejo y el proceso constructivo también se dificulta en campo.

7 Diseño y Calculo hidráulico de Transiciones Diseño Geométrico de Transiciones en régimen subcritico: Transiciones con cambio gradual recto: Para fines prácticos constructivos se utilizan las transiciones con cambios rectilíneos. La longitud de la transición “L” está relacionada con el ángulo α del cambio de dirección: α L t T Criterios prácticos α = 22° 30 ’ Criterio SRH α = 12° 30 ‘ Criterio Hinds