Cómo calcular la profundidad crítica para los canales trapezoidales

Escrito por petra wakefield | Traducido por juliana star
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Cómo calcular la profundidad crítica para los canales trapezoidales
La profundidad crítica indica la profundidad aproximada en la que el flujo de agua en un canal cambia de supercrítico a subcrítico. (Photos.com/Photos.com/Getty Images)

La profundidad crítica indica la profundidad aproximada en la que el flujo de agua en un canal cambia de supercrítico a subcrítico. El flujo supercrítico tiene una velocidad mayor y una menor profundidad, ocasionando agua más turbulenta; por otro lado, el flujo subcrítico tiene una velocidad menor y una mayor profundidad, y por lo tanto agua más tranquila. La profundidad crítica también ayuda a los ingenieros a determinar si deben clasificar la pendiente de un canal como empinada o leve. Estas clasificaciones juegan un papel importante en el diseño de canales. Calcular la profundidad crítica en un canal trapezoidal requiere variables adimensionales y un gráfico.

Nivel de dificultad:
Difícil

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Necesitarás

  • Una calculadora
  • Un gráfico de profundidad crítica

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Instrucciones

  1. 1

    Eleva el ancho del canal en su base a la potencia de 2,5. Por ejemplo, si el ancho de la base es de 10 pies (3,04 m), 10^2,5 = 316,2.

  2. 2

    Multiplica el resultado por la raíz cuadrada de g, la aceleración debida a la gravedad. La raíz cuadrada es igual a 5,7 en unidades inglesas y 3,1 en unidades métricas. Por ejemplo, multiplica 316,2 por 5,7 para obtener 1802,34.

  3. 3

    Eleva la pendiente de los lados del canal a la potencia de 1,5. La pendiente se expresa como m:1, en donde m es el componente horizontal y 1 es el componente vertical. Por ejemplo, si m = 2 calcula 2^1,5 para obtener 2,8.

  4. 4

    Multiplica el resultado por el flujo volumétrico a través del canal. Por ejemplo, si la tasa de flujo es de 100 pies cúbicos (30,48 metros cúbicos) por segundo, multiplica por 2,8 para obtener 2,800.

  5. 5

    Divide este resultado entre el valor de los cálculos que se hicieron usando g y el ancho del canal. Por ejemplo, divide 2.800 entre 1802,34 para obtener 1,55.

  6. 6

    Identifica este número en el eje "x" de un gráfico de profundidad crítica para canales trapezoidales. Desplázate hacia arriba desde ese punto en el eje "x" hacia la línea diagonal del gráfico. Desplázate hacia la izquierda a partir de este punto hacia el eje "y". El valor en este punto del eje "y" es y', una variable sin dimensiones relacionada con la profundidad crítica. Si el número original es 1,55, y' = 1.

  7. 7

    Multiplica y' por el ancho de la base del canal. Si y' es 1 y el ancho de la base es de 10 pies (3,04 m), 1x10 = 10 pies (3,04 m).

  8. 8

    Divide el resultado entre m, la pendiente del canal. Si m = 2, por ejemplo, divide 10 pies (3,04 m) entre 2 para obtener 5 pies (1,52 m). Esta es la profundidad crítica.

Consejos y advertencias

  • Asegúrate de que todas tus variables usen unidades consistentes antes de comenzar los cálculos. Usa pies y segundos para las unidades inglesas o metros y segundos para las unidades métricas.

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