Parámetros Hidráulicos Parte 2

• Tirante Medio (dm):

Es el cociente o razón del área hidráulica entre el ancho de la superficie libre del agua.

 

dm= Ah/B =Ah/T

• Tirante de Diseño:

El  tirante de  máxima avenida o avenida de diseño, se  calcula teniendo en  consideración los siguientes parámetros:
- Coeficiente de rugosidad del cauce (n).
- Pendiente del cauce en el tramo de interés (s). 
- Ancho de la sección estable del río (B).
- El talud de la sección de diseño (z).
- El caudal de diseño (Q), que es el que corresponde para un período de retorno determinado, que puede ser 25 años, 50 años, 100 años, etc, dependiendo de la vida útil de la obra y el riesgo de falla hidrológico que se asume.Para el cálculo, se aplica el Software Hcanales, obteniendo el tirante de diseño Yd.

• Diámetro Medio Granulometría (d50)

Normalmente se encuentra en el lecho una mezcla de diferentes tamaños de granos (granulación mixta), la cual puede ser caracterizada por curvas granulométricas que son líneas de porcentajes acumulados (líneas sumas).

• Dirección Principal de Flujo:

Es el escurrimiento concentrado en una sola dirección formando los ríos, que pueden ser de tipo laminar o turbulento.

• Velocidad de Flujo:

Es la rapidez con la que el agua se desplaza río abajo, medido en cualquier punto. Debido a los rozamientos con el lecho del río y las márgenes, la velocidad varía entre un valor próximo a cero y un máximo situado en la mitad de la corriente y a cierta distancia del fondo del lecho.

Cuando el cauce es homogéneo, el movimiento de los caudales es lento y los hilillos de agua se deslizan unos sobre otros, se habla de flujo laminar. Si por el contrario el cauce es rugoso y la velocidad alta, el paralelismo de las líneas de agua se rompe y entrecruzan, es el flujo turbulento.

En el movimiento de aguas intervienen la fuerza de la gravedad y la de fricción, la interacción de estas dos fuerzas determina la capacidad de erosión y transporte de los sedimentos.

La velocidad del agua que se desliza en una corriente o en un canal abierto está determinada por varios factores:

-       El gradiente o la pendiente. Si todos los demás factores son iguales, la velocidad de la corriente aumenta cuando la pendiente es más pronunciada.

-       La rugosidad. El contacto entre el agua y los márgenes de la corriente causa una resistencia (fricción) que depende de la suavidad o rugosidad del canal. En las corrientes naturales la cantidad de vegetación influye en la rugosidad al igual que cualquier irregularidad que cause turbulencias.

-       Forma. Los canales pueden tener idénticas áreas de sección transversal, pendientes y rugosidad, pero puede haber diferencias de velocidad de la corriente en función de su forma. La razón es que el agua que está cerca de los lados y del fondo de una corriente se desliza más lentamente a causa de la fricción; un canal con una menor superficie de contacto con el agua tendrá menor resistencia fricción y, por lo tanto, una mayor velocidad.

El parámetro utilizado para medir el efecto de la forma del canal se denomina radio hidráulico del canal. Se define como la superficie de la sección transversal dividida por el perímetro mojado, o sea la longitud del lecho y los lados del canal que están en contacto con el agua. El radio hidráulico tiene, por consiguiente, una cierta longitud y se puede representar por las letras M o R. A veces se denomina también radio medio hidráulico o profundidad media hidráulica.

Todas estas variables influyen en la velocidad de la corriente se han reunido en una ecuación empírica conocida como la fórmula de Manning, tal como sigue: 

V= (R^2/3)x(S^1/2)/n

Dónde:

-       V es la velocidad media de la corriente (m/sg)
-       R es el radio hidráulico (m). La letra M se utiliza también para designar al radio hidráulico, con el significado de profundidad hidráulica media.
-       S es la pendiente media del canal (m/m). También se utiliza la letra i para designar a la pendiente.
-       n es un coeficiente, conocido como n de Manning o coeficiente de rugosidad de Manning. 

En sentido estricto, el gradiente de la superficie del agua debería utilizarse en la fórmula de Manning; es posible que no sea el mismo gradiente del lecho de la corriente cuando el agua está subiendo o bajando. Sin embargo, no es fácil medir el nivel de la superficie con precisión por lo que se suele calcular una media del gradiente del canal a partir de la diferencia de elevación entre varios conjuntos de puntos situados a 100 metros de distancia entre ellos.