Control Entrada y Salida

 

MENENDEZ GARCIA MIGUEL ANGEL

1.

Noveno “D”

TIP TIPOS DE FLUJO LUJO EN ALCAN ALCANTA TAR RILLAS.

Según sean las relaciones entre los niveles en las secciones Aguas  Arriba y aguas abajo de la alcantarilla, con los parámetros característicos de ésta (longitud, diámetro, rugosidad, pendiente, etc) se distinguen seis tipos diferentes de flujo en alcantarillas. El caudal circulante por la alcantarilla siempre resulta de la aplicación de un balance de energía entre las secciones que funcionan como controles, dado que allí se pueden conocer todas las características del flujo. En el balance de energía se consideran pérdidas por fricción en la llegada a la alcantarilla, pérdidas localizadas en la entrada y pérdidas distribuidas por fricción a lo largo de la alcantarilla.

 ALCA  A LCANTARIL NTARIL LA TIPO 1. Si se cumple que:

h1  z  D

 1  y

h4  D

 1   la alcantarilla funciona como una tubería

con entrada y salida ahogadas, y se está en presencia de una alcantarilla tipo 1. El caudal circulante puede calcularse a través de la expresión:

      2 g  h1  h4    Q  C D AT  2 2   n L 2 g C D 1   4 3    RT 

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 ALCA  A LCANTARIL NTARIL LA TIPO 2. Si se cumple que:

h1  z  D

 1.5   y

h4  D

 1   la alcantarilla funciona como una tubería

con entrada ahogada y salida con flujo lleno, y se está en presencia de una alcantarilla tipo 2. Este es el caso denominado denominado Al  Alc c an anta tari rill l a Hi Hid d ráu lilic c amen te L ar arg g a  El caudal circulante puede calcularse a través de la expresión:

      2 g  h1  h3    Q  C D AT  2 2   n L 2 g C D  1  4 3  RT   

1

2

 

 ALCA  A LCANTARIL NTARIL LA TIPO 3. Si se cumple que:

h1  z  D

 1.5  y

h4  D

 1   se está las mismas condiciones del caso

anterior, sin embargo puede darse que la alcantarilla funcione como un orificio en cuyo caso se trata de un flujo tipo 3. Este es el caso denominado denominado Al  Alc c an anta tari rill l a Hi Hid d ráu lilic c amen te C Co o rt a  Se va a dar el caso de flujo tipo 2 o tipo 3 dependiendo de como sea la fricción y la pendiente. A mayores pendientes y fricciones más pequeñas se dará el flujo tipo 3. Para distinguir los tipos 2 y 3 de flujo se recurre al auxilio de las curvas de la Figura 1, construidas experimentalmente por Bodane, donde las variables consideradas UdelaR - FI - IMFIA - 2009

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son la pendiente de la alcantarilla y su relación diámetro-longitud. El caudal circulante puede calcularse como si de un orificio se tratara a través de la expresión: Q  C D AT  2 g  h1  z  . 

 ALCA  A LCANTARIL NTARIL LA TIPO 4. Si se cumple que: h1  z  1.5 ; h4   hc  y S o    S c  se tienen condiciones de flujo a  D

superficie libre en la alcantarilla. La alcantarilla funciona como un canal de pendiente fuerte en régimen supercrítico y por tanto se tendrá tirante crítico en la sección de entrada (2). En este caso se está en presencia de un flujo tipo 4. El caudal circulante puede calcularse a través de la expresión:

Q  C D Ac

      v12  yc  h f 1 2    2 g  h1  z  2g    

 ALCA  A LCANTARIL NTARIL LA TIPO 5. Si se cumple que:

h1  z  D

 1.5 ; h4   hc   y S o    S c   se tienen condiciones de flujo a

superficie libre en la alcantarilla. La alcantarilla funciona como un canal de pendiente suave en régimen subcrítico con caída libre en la salida, por lo que se tendrá tirante crítico en la sección de salida (3). En este caso se está en presencia de un flujo tipo 5. Para auxiliarse en la diferenciación de los flujos tipo 4 y 5 se recurre a las Figuras 2 y 3. El caudal circulante puede calcularse a través de la expresión:  UdelaR - FI - IMFIA - 2009

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Q  C D Ac

    v12    yc  h f 1 2  hf  2  3   2 g  h1  2g    

 ALCA  A LCANTARIL NTARIL LA TIPO 6. Si se cumple que:

h1  z  D

 1.5 ; h4   hc y h4    D   se tienen condiciones de flujo a

superficie libre en la alcantarilla. La alcantarilla funciona en régimen subcrítico pero, a diferencia de los tipos de flujo anteriores sin alcanzar el tirante crítico en ninguna sección. En este caso se está en presencia de un flujo tipo 6. El caudal circulante puede calcularse a través de la expresión:

Q  C D A3

      v12  h3  hf 1 2  h f  2  3   2 g  h1  2g    

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