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Hidráulica de Canales

septiembre 1, 2022
hidráulica de canales

El objetivo principal de este post es compartir información sobre hidráulica de canales y brindar opciones de bibliografía a los alumnos y profesionales interesados en el tema.

Importancia de las leyes del movimiento en la hidráulica

Las leyes del movimiento son la base de la física clásica, con ellas se dan solución a todos los fenómenos ocurridos por acción de fuerzas externas y gravitacionales hacia los objetos. Por este motivo los estudios de las leyes del movimiento son esenciales en el estudio de la hidráulica pues este consiste en el estudio de las acciones y fenómenos ocurridos en el agua por acción de su fuerza y su gravedad.

Muchas ecuaciones de la hidráulica tienen su fundamento en las leyes del movimiento, pero llevó mucho tiempo encontrarlas. Fueron varios los científicos los que invirtieron mucho de su tiempo para poder demostrar algún fenómeno que se le haya presentado ya sea por casualidad o para dar solución a algún problema, todos ellos resueltos con varias horas de observación, experimentación y estableciendo modelos matemáticos.

Ecuaciones como el de la ley de la conservación de la masa del monje Benedetto Castelli es uno de los varios ejemplos de científicos que buscaron dar solución a un problema basando sus estudios en las leyes de Newton.

La primera ley del movimiento señala que todo cuerpo mantiene su estado de reposo o una misma trayectoria a menos que se le aplique una fuerza exterior la cual modifique esta, esta ley conocida como la ley de la inercia toma en cuenta la tendencia de un cuerpo a detenerse por la fricción de su superficie o la acción de una fuerza que detenga su movimiento.

Se puede imaginar en este escenario la idea de un río el cual al principio por tener una pendiente grande lleva una velocidad muy acelerada, pero aguas abajo donde la pendiente es menor y a causa de la fricción de su superficie esta reduzca su velocidad.

La segunda ley del movimiento o la ley de la fuerza, indica que todo cambio de movimiento sobre un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada sobre este. En hidráulica se puede utilizar esta ley para predecir la fuerza que tendrá un cuerpo de agua sí se conocen su masa y su aceleración el cual se puede aplicar en el caso de las presas hidroeléctricas al producir energía eléctrica a partir de la energía potencial del agua, al hacer girar una turbina la cual produce energía eléctrica por medio de la fuerza que contiene el agua al caer de una considerable altura.

La tercera ley del movimiento o la ley de la acción y la reacción, establece que para toda acción sobre un cuerpo ocurre una reacción igual,pero en sentido contrario. En ingeniería la teoría y práctica de esta ley es utilizada en el diseño de canales y cortinas en una presa, ya que si no se diseñaran estos últimos para sostener una fuerza de empuje equivalente a la cantidad de agua que sostendrán; entonces podría fallar, así que se diseñan con una fuerza superior a esta.

Como estos hay muchos más ejemplos en los cuales se aplican las leyes más importantes para la ingeniería y la hidráulica, con forme se avance en la bibliografía se encontrarán más aplicaciones para la mejor comprensión de los temas tratados.

Libros de Hidráulica

En el caso de la hidráulica de canales, la mejor bibliografía se encuentra en inglés, si dominas este idioma entonces la recomendación es la siguiente:

Y es que, como profesionales debemos prepararnos para ser personas del mundo y obrar para él, por ello la importancia de que cada profesional se supere asimismo, esto significa aprender y dominar otro idioma para poder laborar en empresas transnacionales por el mundo-

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La hidráulica de canales a superficie libre

El estudio de la hidráulica de canales se ha vuelto de vital importancia para la solución de problemas relacionados con el almacenamiento, uso y transportación del agua, volviéndose esta una materia obligada en el estudio de la ingeniería en nuestro país; ya que en ella se destacan los comportamientos y características del agua volviéndose un manual para la verdadera comprensión de este líquido tan importante en el país.

Un canal es un cauce por el cual circula agua y se encuentra descubierto a la atmósfera, estos se pueden clasificar de dos maneras de acuerdo a su origen, como naturales o artificiales. Un canal natural como ejemplo un río o arroyo; es aquel en el cual su formación no tuvo que ver el ser humano y transporta el agua proveniente de la lluvia desde lo más alto de una montaña hasta el mar, un lago u otro afluente, se encuentra impulsada por solamente la fuerza de gravedad.

Dependiendo de la altura y pendiente de esta, el canal natural tendrá meandros o transporte de sedimentos; por esto último y lo irregular del terreno natural se establece que un canal de este tipo siempre tendrá una sección transversal irregular.

Por otro lado, un canal artificial es aquella estructura construida por el hombre con el fin de transportar agua, ya sea para abastecer una población, para riego de cultivo o como medio de transporte, esta tiene una geometría definida y sí mantiene una pendiente y geometría constante entre determinados puntos se dice que es prismática.

Los canales artificiales se pueden clasificar a su vez de acuerdo a su geometría, siendo los más utilizados en todo el mundo dos de ellos; el de sección trapezoidal y el de sección rectangular, de esta manera de acuerdo a su sección cada uno tendrá diferentes propiedades geométricas.

Elementos geométricos de un canal con sección trapezoidal
Elementos geométricos de un canal con sección trapezoidal

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