Elaborado por: Nathalie Guédez

¿Qué es un canal abierto?

Un canal abierto es un sistema que se encuentra en contacto con la atmósfera, también se dice que un canal abierto es un conducto por el que se desliza un líquido mediante una fuerza de gravedad ejercida sobre la masa del líquido o fluido.

¿Cómo se clasifican los canales según su origen y de dos (2) ejemplos de cada uno?

De acuerdo con su origen un canal puede ser natural o artificial.

Los canales naturales influyen todos los tipos de agua que existen de manera natural en la tierra, lo cuales varían en tamaño desde pequeños arroyuelos en zonas montañosas hasta quebradas, arroyos, ríos pequeños y grandes, y estuarios de mareas.

Los canales artificiales son aquellos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo humano: canales de navegación, canales de centrales hidroeléctricas, canales y canaletas de irrigación, cunetas de drenaje, vertederos, canales de desborde, canaletas de madera, cunetas a lo largo de carreteras etc.

¿Para qué valores del número de Reynolds se considera un flujo laminar y un flujo turbulento en un canal?

Si el número de Reynolds es menor de 2100 el flujo será laminar y si es mayor de 3000 el flujo será turbulento.

Según otros autores:

Para valores de (para flujo interno en tuberías circulares) el flujo se mantiene estacionario y se comporta como si estuviera formado por láminas delgadas, que interactúan sólo en función de los esfuerzos tangenciales existentes. Por eso a este flujo se le llama flujo laminar. El colorante introducido en el flujo se mueve siguiendo una delgada línea paralela a las paredes del tubo.

Para valores de , (para flujo interno en tuberías circulares) después de un pequeño tramo inicial con oscilaciones variables, el colorante tiende a difundirse en todo el flujo. Este régimen es llamado turbulento, es decir caracterizado por un movimiento desordenado, no estacionario y tridimensional.

¿Qué es el Radio hidráulico de un canal?

El radio hidráulico (R) es la relación entre el área mojada y el perímetro mojado, se expresa como:

R= AP

¿Cuál es la ecuación basada en el numero de Manning que se utiliza para calcular el flujo (Q) uniforme en un canal? Describa el significado de cada término

Q=Av=A 1nR

23∗S

12

Donde:

Q: Caudal (m3/s ¿¿

n: Coeficiente de Rugosidad

A: área (m2¿

R: radio hidráulico

S: es la pendiente

2.- Calcular el calado (profundidad) normal y el calado (profundidad) crítico del canal de la figura sabiendo que n=0,014, que la pendiente es del 1 por mil, que el caudal vale 20,95 m3/s y que la base mide 3 m.

Determina de igual manera la pérdida de carga en 2000 metros de canal.

4

3

3 m

Calculo del calado del canal según la fórmula de Manning

Q=Av=A 1nR

23∗S

12

Determinación del área:

El área total del canal es:

A=A 1+A 2

A=h∗h /22

+3∗h=h2

4+3h

El radio hidráulico:

R= AP

El perímetro mojado es la longitud del canal en contacto con el fluido, para calcularlo necesitamos conocer la longitud de la pared inclinada, a continuación su cálculo:

L=√h2+( h2 )2

⟹ L=√ 5h2

4⟹ L=h

2√5

A2

A1

h

3 m

h /2

h /2

hL

Por lo tanto, el perímetro mojado será:

P=h+3+ h2√5

El radio hidráulico será:

R=

h2

4+3h

h+3+ h2√5

Por lo tanto, la formula de Manning quedará como se indica a continuación, en función al calado del canal:

Q=Av=A 1nR

23∗S

12

Q=( h2

4+3h)∗1

0,014 ( h2

4+3h

h+3+ h2

√5 )23

( 11000 )

12

En esta ecuación no se puede resolver de manera directa, sino que hay que recurrir al método de tanteo, llevando a cabo dicho método, se obtiene un valor para el calado de: h=1,495m

Para determinar el calado crítico acudimos a la expresión de crisis en un canal:

En donde h=hc

Q2

g= A3

B⟹ 20,952

9,81=

( h2

4+3h)

3

3+ h2

⟹ 44,74=( h2

4+3h)

3

3+ h2

Ecuación que no puede ser resuelta directamente, sino que necesitamos calcular por el método de tanteo, y se obtiene un valor de:

hc=1,275m