Energía Específica en Canales

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Energía específica (hidráulica)
La energía específica en la sección de un canal se define como la energía por peso de agua en cualquier sección de un canal medida con respecto al fondo del mismo.1
La energía total de una sección de un canal puede expresarse como:
donde:
·  = Energía total por unidad de peso.
·  = Energía específica del flujo, o energía medida con respecto al fondo del canal.
·  = velocidad del fluido en la sección considerada.
·  = presión hidrostática en el fondo o la altura de la lámina de agua.
·  = aceleración gravitatoria.
·  = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.
·  = coeficiente que compensa la diferencia de velocidad de cada una de las líneas de flujo también conocido como el coeficiente de Coriolis.
La linea que representa la elevación de la carga total del flujo se llema "línea de energía" . La pendiente de esta línea se define como el "gradiente de energía".
De acuerdo al principio de la conservación de la energía, la energía total de una sección (A) deberá ser igual a la energía total en una sección (B), aguas abajo, más las perdidas de energía entre las dos secciones (hf), para canales con una pendiente pequeña.
Esta ecuación se llama "ecuación de energía"
Cuando :  y 
es la ecuación de la energía de Bernoulli.
Número de Froude
El número de Froude (Fr) es un número adimensional que relaciona el efecto de las fuerzas de inercia y la fuerzas de gravedad que actúan sobre un fluido. Debe su nombre al ingeniero hidrodinámico y arquitecto naval inglés William Froude (1810 - 1879). De esta forma el número de Froude se puede escribir como:
Las fuerzas de inercia (), en base al segundo principio de la dinámica, se define como el producto entre la masa () y laaceleración (), pero como nos referimos a un fluido escribiremos la masa como densidad por volumen. En forma dimensional se escribe:
Para simplificar la definición de fuerzas de inercia en nuestro sistema escribiremos
Donde  y  serán, respectivamente, una distancia y un tiempo característicos de nuestro sistema.
El peso (P) resulta ser el producto entre la masa y la aceleración de la gravedad.
Que igualmente, para simplificar reescribiremos así:
Entonces la relación entre las fuerzas de inercia y de gravedad se puede escribir así:
Entonces se define el número de Froude: 
·  - masa volumétrica o densidad [kg/m³]
·  - parámetro de longitud [m]
·  - parámetro temporal [s]
·  - parámetro de velocidad [m/s]
·  - aceleración de la gravedad [m/s²]
Número de Froude en canales abiertos
En la zona más alta del aliviadero, justo antes de caer el agua, se cumple que  por lo que el régimen es crítico.
El número de Froude en canales abiertos nos informa del estado del flujo hidráulico.1 El número de Froude en un canal se define como:2
Siendo:3
·  - velocidad media de la sección del canal [m/s]
·  - Profundidad hidráulica () [m]. Siendo Al área de la sección transversal del flujo y T el ancho de la lámina libre.
·  - aceleración de la gravedad [m/s²]
En el caso de que:
· Sea  el régimen del flujo será supercrítico
· Sea  el régimen del flujo será crítico
· Sea  el régimen del flujo será subcrítico
Factor de fricción de Darcy
(Redirigido desde «Factor de fricción»)
El factor de fricción o coeficiente de resistencia de Darcy-Weisbach (f) es un parámetro adimensional que se utiliza para calcular la pérdida de carga en una tubería debida a la fricción.
El cálculo del factor de fricción y la influencia de dos parámetros (número de Reynods Re y rugosidad relativa εr) depende del régimen de flujo.
a) Para régimen laminar (Re < 2000) el factor de fricción se calcula como:
En régimen laminar, el factor de fricción es independiente de la rugosidad relativa y depende únicamente del número de Reynolds
b) Para régimen turbulento (Re > 4000) el factor de fricción se calcula en función del tipo de régimen.
b1) Para régimen turbulento liso, se utiliza la 1ª Ecuación de Karmann-Prandtl:
En régimen turbulento liso, el factor de fricción es independiente de la rugosidad relativa y depende únicamente del número de Reynolds
b2) Para régimen turbulento intermedio se utiliza la Ecuación de Colebrook simplificada:
En régimen turbulento intermedio, el factor de fricción depende de la rugosidad relativa y del número de Reynolds
b3) Para régimen turbulento rugoso se utiliza la 2ª Ecuación de Karmann-Prandtl:
En régimen turbulento rugoso, el factor de fricción depende solamente de la rugosidad relativa:
Alternativamente a lo anterior, el coeficiente de fricción puede determinarse de forma gráfica mediante el Diagrama de Moody. Bien entrando con el número de Reynolds (régimen laminar) o bien con el número de Reynolds y la rugosidad relativa (régimen turbulento)
Una vez conocido el coeficiente de fricción se puede calcular la pérdida de carga en una tubería debida a la fricción mediante la ecuación de Darcy Weisbach:
El número de Reynolds (Re) es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido. Este número recibe su nombre en honor de Osborne Reynolds (1842-1912), quien lo describió en 1883.
Índice
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· 1 Definición y uso de Re
· 2 Re y el carácter del flujo
· 3 Flujo sobre la capa límite en problemas de Ingeniería Aeronáutica
· 4 Flujo sobre la capa límite en problemas de Hidráulica
· 5 Véase también
· 6 Referencias
· 6.1 Bibliografía
Definición y uso de Re[editar · editar código]
El número de Reynolds relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos. Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos casos relacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande).
Para un fluido que circula por el interior de una tubería circular recta, el número de Reynolds viene dado por:
o equivalentemente por:
donde:
: densidad del fluido
: velocidad característica del fluido
: diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido o longitud característica del sistema
: viscosidad dinámica del fluido
: viscosidad cinemática del fluido
Como todo número adimensional es un cociente, una comparación. En este caso es la relación entre los términos convectivos y los términos viscosos de las ecuaciones de Navier-Stokes que gobiernan el movimiento de los fluidos.
Por ejemplo, un flujo con un número de Reynolds alrededor de 100.000 (típico en el movimiento de una aeronave pequeña, salvo en zonas próximas a la capa límite) expresa que las fuerzas viscosas son 100.000 veces menores que las fuerzas convectivas, y por lo tanto aquellas pueden ser ignoradas. Un ejemplo del caso contrario sería un cojinete axial lubricado con un fluido y sometido a una cierta carga. En este caso el número de Reynolds es mucho menor que 1 indicando que ahora las fuerzas dominantes son las viscosas y por lo tanto las convectivas pueden despreciarse. Otro ejemplo: En el análisis del movimiento de fluidos en el interior de conductos proporciona una indicación de la pérdida de carga causada por efectos viscosos.
Re y el carácter del flujo[editar · editar código]
Además el número de Reynolds permite predecir el carácter turbulento o laminar en ciertos casos.
En conductos o tuberías (en otros sistemas, varía el Reynolds límite):
Si el número de Reynolds es menor de 2000 el flujo será laminar y si es mayor de 3000 el flujo será turbulento. El mecanismo y muchas de las razones por las cuales un flujo es laminar o turbulento es todavía hoy objeto de especulación.
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 paralelaa las paredes del tubo.
· Para valores de  (para flujo interno en tuberías circulares) la linea del colorante pierde estabilidad formando pequeñas ondulaciones variables en el tiempo, manteniéndose sin embargo delgada. Este régimen se denomina de transición.
· 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
Modelos hidráulicos:
La modelación hidráulica se refiere al empleo de técnicas experimentales, como herramienta en la obtención de soluciones prácticas , aplicadas a problemas de ingeniería, estuarios, fluvial y obras hidráulicas en general.
 
Algunas de las aplicaciones más comunes se presentan en: estudios de propagación de oleaje, acción de mareas y corrientes, movimiento de sedimentos, estabilidad de estructuras sujetas a la acción del oleaje, efecto de estructuras en protección de playas, acción del oleaje sobre embarcaciones atracadas o en movimiento, propagación de mareas, funcionamiento de estuarios, erosión y sedimentación de cauces, control de avenidas, obras de toma, cárcamos de bombeo, vertederos, conducción de agua a presión, difusión térmica y desechos, etc.
Teorema de Torricelli
El teorema de Torricelli o principio de Torricelli es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquidocontenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad. A partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de salida de un líquido por un orificio. "La velocidad de un líquido en una vasija abierta, por un orificio, es la que tendría un cuerpo cualquiera, cayendo libremente en el vacío desde el nivel del líquido hasta el centro de gravedad del orificio":
Donde:
·  es la velocidad teórica del líquido a la salida del orificio
·  es la velocidad de aproximación o inicial.
·  es la distancia desde la superficie del líquido al centro del orificio.
·  es la aceleración de la gravedad
Para velocidades de aproximación bajas, la mayoría de los casos, la expresión anterior se transforma en:
Donde:
·  es la velocidad real media del líquido a la salida del orificio
·  es el coeficiente de velocidad. Para cálculos preliminares en aberturas de pared delgada puede admitirse 0,95 en el caso más desfavorable.
tomando  =1
Experimentalmente se ha comprobado que la velocidad media de un chorro de un orificio de pared delgada, es un poco menor que la ideal, debido a la viscosidad del fluido y otros factores tales como la tensión superficial, de ahí el significado de este coeficiente de velocidad.
Caudal descargado[editar · editar código]
El caudal o volumen del fluido que pasa por el orificio en un tiempo, , puede calcularse como el producto de , el área real de la sección contraída, por , la velocidad real media del fluido que pasa por esa sección, y por consiguiente se puede escribir la siguiente ecuación:
en donde
·  representa la descarga ideal que habría ocurrido si no estuvieran presentes la fricción y la contracción.
·  es el coeficiente de contracción de la vena fluida a la salida del orificio. Su significado radica en el cambio brusco de sentido que deben realizar las partículas de la pared interior próximas al orificio. Es la relación entre el área contraída  y la del orificio . Suele estar en torno a 0,65.
·  es el coeficiente por el cual el valor ideal de descarga es multiplicado para obtener el valor real, y se conoce como coeficiente de descarga. Numéricamente es igual al producto de los otros dos coeficientes. 
El coeficiente de descarga variará con la carga y el diámetro del orificio. Sus valores para el agua han sido determinados y tabulados por numerosos experimentadores. De forma orientativa se pueden tomar valores sobre 0,6. Así se puede apreciar la importancia del uso de estos coeficientes para obtener unos resultados de caudal aceptables.
Un desagüe, desaguadero, sumidero o simplemente un drenaje o sistema de drenajeestá diseñado para drenar el exceso de lluvia y agua superficial desde calles pavimentadas, playas de estacionamiento, aceras y azoteas. Los desagües varían en diseño desde pequeños pozos secos residenciales a grandes sistemas municipales. Ellos son alimentados por las cunetas que hay en la mayoría de las autopistas, carreteras y otros caminos muy transitados, como así también en poblaciones de áreas que experimentan lluvias fuertes, inundaciones y poblaciones costeras que experimentan tormentasfrecuentes. Muchos sistemas de drenaje para tormentas están diseñados para drenar el agua de tormenta, sin tratar, hacia ríos o corrientes de agua.
Boca de tormenta[editar · editar código]
La entrada del desagüe es conocida como boca de tormenta o imbornal. Hay dos tipos principales de bocas de tormenta; bocas de tormenta laterales y bocas de tormenta emparrilladas. Las bocas de tormentas laterales están localizadas adyacentes al bordillo (cordón) y dependen de la habilidad de la abertura bajo la piedra trasera o dintel para capturar el flujo. Las mismas están usualmente deprimidas en el lado inverso del canal a fin de mejorar la capacidad de captura. Las bocas de tormenta emparrilladas tienen parrillas o rejillas para evitar que objetos voluminosos y escombros caigan en el sistema de alcantarillas. Sin embargo, sus barras están lo bastante ampliamente espaciadas para que el flujo de agua no se vea impedido. Consecuentemente, sedimento y muchos objetos pequeños pueden pasar y caer. Además, si las barras del emparillado están demasiado apartadas, las aberturas pueden llegar a representar un riesgo para ciclistas, peatones y otros en el área. Las parrillas con ranuras largas y estrechas son de particular preocupación para los ciclistas, ya que las mismas pueden causar que el ciclista pase sobre el manubrio o pierda el control y caiga. Las bocas de tormenta en calles y áreas de aparcamiento deben ser lo bastante fuertes para soportar el peso de los vehículos.
Algo del sedimento más pesado y algunos objetos pequeños pueden llegar a asentarse en una cuenca de captura, u hoyo, la cual yace inmediatamente por debajo del punto de salida, donde el agua de la parte superior del reservorio constituido por la cuenca de captura fluye por encima hacia el alcantarillado propiamente dicho. La cuenca de captura cumple en gran medida la misma función que la "trampa" en la fontanería del agua servida doméstica.
En Estados Unidos, a diferencia de la trampa de fontanería, la cuenca de captura no evita necesariamente que escapen los gases de alcantarilla tales como el sulfuro de hidrógeno y el metano. En cambio en el Reino Unido, donde son llamadas gulley-pots (que vendría a significar "ollas tragonas"), las mismas están diseñadas como verdaderas trampas llenas de agua y sí bloquean el regreso de gases y roedores.
La mayoría de las cuencas de captura contendrán agua estancada durante las partes más secas del año y pueden ser usadas por losmosquitos para reproducirse. Larvicidas u hormonas antilarvarias, a veces soltados desde "bizcochos antimosquito", han sido usados para controlar la reproducción de mosquitos en las cuencas de captura. Los mosquitos pueden ser impedidos de alcanzar las aguas quietas o el alcantarillado propiamente dicho mediante el uso de un "filtro de cono invertido". Otro método de control antimosquito es desparramar una fina capa de aceite en la superficie del agua estancada, interfiriendo con los tubos respiratorios de las larvas de mosquito.
El desempeño de las cuencas de captura en la tarea de eliminar sedimentos y otros contaminantes depende del diseño de la cuenca de captura (por ejemplo, el tamaño del hoyo), y del mantenimiento rutinario para retener el almacenamiento disponible en el hoyo a fin de capturar sedimento. Las municipalidades usualmente tienen grandes camiones de desagote que efectúan esta tarea.
Las cuencas de captura actúan como una primera línea de pretratamientopara otras prácticas de tratamiento, tales como las cuencas de retención, mediante la captura de sedimentos voluminosos y basura callejera procedentes de las corrientes de agua urbana antes de que ingresen en los caños del drenaje de tormenta.
Una alcantarilla antitormenta se vacía hacia el interior de un canal abierto y más grande.
Cañería[editar · editar código]
Los caños vienen en muchas formas diferentes al corte transversal (rectangular, cuadrado, oval, con forma de hogaza de pan, con forma de pera invertida, y más comúnmente, circular). Los sistemas de drenaje pueden llegar a tener muchas características diferentes incluyendo cascadas, escaleras, balcones y fosos para capturar basura, a veces llamados trampas para contaminantes grandes (TCGs). Los caños pueden llegar a estar fabricados de diferentes materiales, tales como ladrillo, hormigón, polietileno de alta densidad o acero galvanizado. El plástico reforzado con fibra está empezando a ver uso ampliamente difundido para caños y accesorios.
Boca de salida[editar · editar código]
La mayoría de los drenajes tienen una única salida grande en su punto de descarga (a menudo cubierta por emparrillado) hacia un canal, río, lago, embalse, mar u océano. Aparte de las cuencas de captura, típicamente no hay instalaciones de tratamiento en el sistema de cañerías. Los desagües de tormenta pequeños pueden descargar hacia pozos secos individuales. Los desagües pueden llegar a estar interconectados usando caño ranurado, a fin de lograr un sistema más grande de pozos secos. Los desagües pueden llegar a descargar hacia excavaciones artificiales conocidas como cuencas de recarga o estanques de retención.
Impactos ambientales[editar · editar código]
Escorrentía urbana siendo descargada hacia el seno de las aguas costeras.
Calidad del agua[editar · editar código]
El primer aluvión de líquido torrencial urbano puede ser extremadamente sucio. El agua de tormenta posiblemente se vuelva contaminada cuando baja por el camino u otra superficie impermeable, o a partir de químicos del césped disueltos en el líquido torrencial, antes de ingresar en el drenaje.
El agua que llega corriendo de estas superficies impermeables tiende a recoger gasolina,aceite lubricante, metales pesados, basura y otros contaminantes procedentes de caminos y playas de estacionamiento (zonas de aparcamiento), como así también fertilizantes yplaguicidas procedentes de céspedes. Los caminos y playas de estacionamiento son fuentes importantes de níquel, cobre , zinc, cadmio, plomo e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs), los cuales son creados como productos derivados de la combustión de gasolina y otros combustibles fósiles. El líquido torrencial de las azoteas contribuye con altos niveles de compuestos orgánicos sintéticos y zinc (procedente de canaletasgalvanizadas). El uso de fertilizantes en los céspedes residenciales, parques y canchas de golf es una fuente significativa de nitratos y fósforo.
La separación del líquido torrencial indeseado puede ser hecha mediante la instalación de artefactos dentro del sistema de alcantarillado para tormentas. Estos artefactos son nuevos en el mercado y sólo pueden ser instalados con un nuevo desarrolllo o durante remodelaciones importantes. Los mismos reciben la denominación de separadores de sedimento aceitoso (SSAs). Los mismos constan de una cámara especializada accesible al hombre mediante un pozo de visita, y usan el flujo hídrico y/o la gravedad para separar aceite y partículas.
Reduciendo los flujos de agua torrencial[editar · editar código]
El líquido torrencial que ingresa al alcantarrillado para tormentas puede ser minimizado mediante la inclusión de prácticas de desarrollo de bajo impacto (low impact development de los anglosajones) dentro de los planes municipales. Para reducir el agua de tormenta procedente de techos, los flujos procedentes de tubos pluviales pueden llegar a ser infiltrados hacia el interior del suelo adyacente más que descargados hacia el interior del alcantarillado para tormentas. Las corrientes de agua torrencial pueden ser dirigidas hacia acequias descubiertas antes de fluir hacia el interior de las alcantarillas para tormenta, nuevamente para permitir que el corriente líquida se infiltre hacia el interior del terreno. Materiales de pavimentación permeables pueden ser usados en la construcción de aceras edilicias, vías de paso para automóviles, y en algunos casos, playas de estacionamiento, a fin de infiltrar una porción del volumen del agua de tormenta. En muchas áreas tanques de retención son obligatorios de instalar y son usados para retener temporariamente la corriente líquida del agua pluvial durante lluvias fuertes y restringir el flujo de salida hacia el alcantarillado público. Un punto de salida con flujo superior puede además llegar a ser utilizado el cual se conecta más alto en el lado con el punto de salida que hay el tanque de retención. Este flujo superior prevendría que el tanque de retención se llene completamente hasta el borde. Al restringir el flujo de agua de esta manera y reteniendo temporariamente el agua en un tanque de retención las alcantarillas públicas están por lejos menos propensas a quedarse sobrecargadas.
Relación con el alcantarillado sanitario[editar · editar código]
Aviso (en inglés) alertando al público para que evite arrojar basura hacia el interior de los drenajes antitormenta.
Típico aviso grabado en la acera junto a una boca de tormenta en Boston.
Los drenajes para tormenta están separados y son distintos de las alcantarillas sanitarias. Esta separación entre alcantarillas de tormenta y alcantarillas sanitarias ayuda a prevenir que las plantas para tratamiento de aguas negras queden abrumadas por infiltración/flujo de entrada durante una tormenta pluvial, lo cual puede resultar en aguas negras siendo descargadas hacia el ambiente.
Muchos sistemas de drenaje para tormentas están diseñados para drenar el agua de tormenta, sin tratar, hacia el interior de ríos y arroyos. Muchos gobiernos locales conducen campañas de concientización pública, temiendo que desechos sean vertidos hacia el interior del alcantarillado para tormentas. En la ciudad de Cleveland, Ohio, por ejemplo, todas las nuevas bocas de tormenta tienen inscripciones en las mismas para que no verter nada de desechos, y usualmente incluyen la impresión de un pez también. Trout Unlimited de Canadá recomienda que el símbolo de un pez amarillo sea pintado junto a las bocas de tormenta existentes.
Alcantarillas combinadas
Las ciudades que instalaron sus sistemas de recolección de aguas servidas antes de los años 30 típicamente usan sistemas de cañería única para transportar tanto escorrentíaurbana como aguas negras. Este tipo de sistema de recolección es conocido comosistema de alcantarillado combinado (SAC). El fundamento lógico cuando las alcantarillas combinadas fueron construidas fue que sería más barato construir simplemente un sistema unificado. En esos sistemas, a una repentina precipitación pluvial voluminosa que exceda la capacidad de tratamiento de aguas negras se le permitirá fluir por encima directamente desde las bocas de tormenta hacia el interior de las aguas receptoras vía estructuras llamadas sobreflujos de alcantarillas combinados.
Los drenajes de tormenta están típicamente a menores profundidades que las alcantarillas combinadas; pues, mientras los drenajes de tormenta están diseñados para aceptar la corriente superficial procedente de las calles, las alcantarillas combinadas fueron diseñadas para aceptar además flujos de agua servida procedentes de edificios con sótanos.
La ciudad de Nueva York, Washington D.C., Seattle y otras ciudades con sistemas combinados tienen este problema debido a grandes influjos de agua torrencial después de cada lluvia fuerte. Algunas ciudades han lidiado con esto mediante el acto de sumar voluminosos tanques de almacenamiento o estanques para retener el agua hasta el momento en que pueda ser tratada. Chicago tiene un sistema de túneles, colectivamente llamado el TúnelProfundo, debajo de la ciudad para almacenar su agua torrencial. En muchas áreas tanques de detención o sistemas de detención en azotea son obligatorios de ser instalados para una propiedad y son usados para retener temporalmente la corriente de agua pluvial durante lluvias fuertes el flujo por las bocas de salida hacia el alcantarillado público. Esto disminuye el riesgo de que el alcantarillado público sea sobrecargado durante una lluvia pesada. Una boca de salida con flujo superior puede además ser utilizada la cual se conecta más alto en el lado del tanque de detención que presenta la boca de salida. Este flujo superior prevendría que el tanque de detención se llene completamente hasta el borde. Mediante el hecho de restringir el flujo de agua en esta manera y temporalmente retener el agua en un tanque de detención o mediante detención en azotea, las alcantarillas públicas son por lejos menos propensas a quedarse sobrecargadas.
Regulaciones y códigos de construcción locales[editar · editar código]
Los códigos de edificación y las ordenanzas de los gobiernos locales varían grandemente respecto al manejo de la corriente del drenaje torrencial. Los nuevos desarrollos podrían llegar a ser obligados a construir su propia capacidad de drenaje antitormenta para retornar la corriente líquida a la capa freática y bioacequias posiblemente sean obligatorias en áreas ecológicas sensibles a fin de proteger la cuenca hidrográfica.
En Estados Unidos, ciudades, comunidades suburbanas y poblados con más de 10.000 habitantes están obligados a obtener permisos de descarga para sus propios sistemas de alcantarillado antitormenta, bajo el Acta de Agua Limpia. La Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus siglas en inglés) emitió regulaciones para agua torrencial destinadas a grandes ciudades en 1990 y a otras comunidades en 1999. Los permisos exigen que los gobiernos locales operen programas para manejo del agua pluvial, cubriendo tanto la construcción de nuevos edificios e instalaciones como el mantenimiento de sus redes de drenaje municipal existentes. Muchas municipaliades han revisado sus ordenanzas locales que cubren el manejo del líquido torrencial. La infraestructura de gobienos estatales, tales como caminos y carreteras, también está sujeta a las regulaciones para manejo del agua torrencial.
Exploración[editar · editar código]
Artículo principal: Exploración urbana
Una subcultura internacional ha crecido mucho alrededor alrededor de la exploración de drenajes antitormenta. Sociedades tales como el Cave Clan (inglés para "Clan de la Cueva") exploran regularmente los drenajes que yacen bajo las ciudades. Esto es comúnmente conocido como "exploración urbana", pero además es conocido como "draining" cuando se halla en relación específica a los drenajes antitormenta.
Residencia[editar · editar código]
Artículo principal: Persona sin hogar
En un buen número de ciudades estadounidendes, gente sin hogar vive en los drenajes antitormenta. Alrededor de 300 personas viven en las 200 millas (320 km) de drenajes antitormenta subterráneos de Las Vegas, muchas de ellas ganándose la vida hallando ganancias sin reclamar en las máquinas de apostar. Una organización llamada Shine a Light (inglés para "haced brillar una luz") fue fundada en 2009 para ayudar a los residentes del drenaje después de más de 20 muertes por ahogamiento ocurridas en los años precedentes. Un hombre en San Diego fue desalojado de un drenaje antitormenta después de vivir allí durante 9 meses en 1986.
Historia Antigua[editar · editar código]
Boca de tormenta de la Antigua Roma enOstia Antica en Italia.
Estudios arqueológicos han revelado el uso de sistemas de drenaje antitormenta bastante sofisticados en culturas antiguas. Por ejemplo, en Creta minoica aproximadamente 4000 años antes del presente, ciudades tales como Festos fueron diseñadas para tener drenajes antitormenta y canales para recolectar la corriente líquida de las precipitaciones. En laCnosos cretense, los drenajes antitormenta incluyen estructuras revestidas de piedra lo bastantes grandes como para que una persona pueda recorrerlas gateando. Otras civilizaciones tempranas con elementos de drenaje antitormenta incluyen pobladores tempranos de la Orcada Principal tales como Gurness y el Brough de Birsay en Escocia.
Galería[editar · editar código]
· 
Drenaje antitormenta descargando hacia el interior del Río Brent en elReino Unido.
 
· 
Iron Cove Creek, Sydney, Australia.
 
· 
Interior de un drenaje antitormenta hecho de una voluminosa caja de hormigón reforzado en Ontario, Canadá.
 
· 
Drenaje antitormenta en Obertraun,Austria.
 
· 
Sobreflujo de un drenaje antitormenta en Durham, Carolina del Norte.
 
· 
Instalación de una tubería de 114 pulgadas para un drenaje antitormentas en Guasave, Méjico.
Vertedero hidráulico
Vertedero de la presa Faraday, Río Clackamas, Oregón.
El vertedero hidráulico o aliviadero es una estructura hidráulica destinada a permitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales; siendo el aliviadero en exclusiva para el desagüe y no para la medición. Existen diversos tipos según la forma y uso que se haga de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas.
Índice
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· 1 Funciones
· 1.1 Aliviadero como elemento de presa
· 1.2 Vertedero como elemento de canal
· 2 Cálculo de vertedero
· 3 Clasificaciones
· 4 Referencias
· 5 Bibliografía
Funciones[editar · editar código]
Aliviadero como elemento de presa[editar · editar código]
En las presas de materiales sueltos el aliviadero se dispone fuera del cuerpo de presa por razones de seguridad, en la foto Presa de Guadalhorce, Málaga, (España).
Tiene varias finalidades entre las que se destaca:
· Garantizar la seguridad de la estructura hidráulica, al no permitir la elevación del nivel, aguas arriba, por encima del nivel máximo (NAME por su siglas Nivel de Aguas Máximas Extraordinarias) (ver: Embalse)
· Garantizar un nivel con poca variación en un canal de riego, aguas arriba. Este tipo de vertedero se llama "pico de pato" por su forma
· Constituirse en una parte de una sección de aforo del río o arroyo.
· Disipar la energía para que la devolución al cauce natural no produzca daños. Esto se hace mediante saltos, trampolínes o cuencos.
En una presa se denomina vertedero a la parte de la estructura que permite la evacuación de las aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio de agua.
Generalmente se descargan las aguas próximas a la superficie libre del embalse, en contraposición de la descarga de fondo, la que permite la salida controlada de aguas de los estratos profundos del embalse.
Vertedero como elemento de canal[editar · editar código]
Un aliviadero en el río Humber cerca del Parque Raymore en Toronto,Canadá.
Los vertederos se usan conjuntamente con las compuertas para mantener un río navegable o para proveer del nivel necesario a la navegación. En este caso, el vertedero está construido significativamente más largo que el ancho del río, formando una "U" o haciendo diagonales, perpendicularmente al paso. Dado que el vertedero es la parte donde el agua se desborda, un vertedero largo permite pasar una mayor cantidad de agua con un pequeño incremento en la profundidad de derrame. Esto se hace con el fin de minimizar las fluctuaciones en el nivel de río aguas arriba.1
El aliviadero en Coburg Lake en Victoria (Australia) después de una inundación.
Los vertederos permiten a los hidrólogos un método simple para medir el caudal en flujos de agua. Conocida la geometría de la zona alta del vertedero y el nivel del agua sobre el vertedero, se conoce que el líquido pasa de régimen lento a rápido, y encima del vertedero de pared gruesa, el agua adopta el calado crítico.
Los vertederos son muy utilizados en ríos para mantener el nivel del agua y ser aprovechado como lagos, zona de navegación y de esparcimiento. Los molinos hidráulicos suelen usar presas para subir el nivel del agua y aprovechar el saltopara mover las turbinas.
Debido a que un vertedero incrementa el contenido en oxígeno del agua que pasa sobre la cresta, puede generar un efecto benéfico en la ecología local del río. Una represa reduce artificialmente la velocidad del agua, lo que puede incrementar los procesos de sedimentación, aguas arriba; y un incremento de la capacidad de erosión aguas abajo. La represa donde se sitúa el vertedero, al crear un desnivel, representa una barrera para los peces migratorios, que no pueden saltar de niveles.
Cálculo de vertedero[editar · editar código]
Véase Vertedero de pared delgada
Clasificaciones[editar · editar código]
Los vertederos pueden ser clasificados de varias formas:
· Por su localización en relación a la estructura principal:
· Vertederos frontales
· Vertederos laterales
· Vertederos tulipa; este tipo de vertedero se sitúa fuera de la presa y la descarga puede estar fuera del cauce aguas abajo. (Vertedero tulipa descargando agua)
· desde el punto de vista de los instrumentos para el control del caudal vertido:
· Vertederos libres, sin control.
· Vertederos controlados por compuertas.
· desde el punto de vista de la pared donde se produce el vertimiento:
· Vertedero de pared delgada
· Vertedero de pared gruesa
· Vertedero con perfil hidráulico
· desde el punto de vista de la sección por la cual se da el vertimiento:
· Rectangulares
· Trapezoidales
· Triangulares
· Circulares
· Lineales, en estos el caudal vertido es una función lineal del tirante de agua sobre la cresta
· desde el punto de vista de su funcionamiento, en relación al nivel aguas abajo:
· Vertedero libre, no influenciado por el nivel aguas abajo
· Vertedero ahogado
Vertederos en un decantador de una planta de tratamiento de potabilización en Honduras.
· desde el punto de vista de su función principal
· Descarga de demasías, permitiendo la salida del exceso de agua de las represas, ya sea en forma libre, controlada o mixta, en este caso, el vertedero es también conocido como aliviadero. Estas estructuras son las encargadas de garantizar la seguridad de la obra hidráulica como un todo;
· Como instrumento para medir el caudal, ya sea en forma permanente, en cuyo caso se asocia con una medición y registro de nivel permanente, o en una instalación provisional, para aforar fuentes, o manantiales;
· Como estructura destinada al mantenimiento de un nivel poco variable aguas arriba, ya sea en un río, donde se quiere mejorar o garantizar la navegación independientemente del caudal de este; o en un canal de riego donde se quiera garantizar un nivel poco variable aguas arriba, donde se ubica una toma para un canal derivado. En este caso se trata de vertederos de longitud mayor que el ancho del río o canal. La longitud del vertedero se calcula en función de la variación de nivel que se quiere permitir;
· Como dispositivo para permitir la salida de la lámina superficial del agua en decantadores en plantas potabilizadoras de agua;
· Como estructuras de repartición de caudales.
· Como estructura destinada a aumentar la aireación (oxigenación) en causes naturales favoreciendo de esta forma la capacidad de autodepuración de sus aguas. En este caso se trata siempre de vertederos de paredes gruesas, más asimilables asaltos de fondo
Una compuerta hidráulica es un dispositivo hidráulico-mecánico destinado a regular el pasaje de agua u otro fluido en una tubería, en un canal, presas,esclusas, obras de derivación u otra estructura hidráulica.
Principales tipos de compuertas[editar · editar código]
Para canales, presas, esclusas y obras hidráulicas de envergadura los principales tipos de compuertas son:
· Compuerta tipo anillo
· Compuerta tipo basculante, también denominada clapeta o chapaleta
· Compuerta tipo cilindro
· Compuerta tipo esclusa
· Compuerta tipo lagarto
· Compuerta tipo rodante
· Compuerta tipo sector
· Compuerta tipo segmento
· Compuerta tipo Stoney
· Compuerta tipo tambor
· Compuerta tipo tejado
· Compuerta tipo plana (deslizante o con ruedas)
· Compuerta tipo vagón (tipo de compuerta plana).
· Compuerta tipo visera
· Compuerta tipo ataguía.
· Compuertas automáticas para control de nivel
· Compuertas para el control de nivel aguas arriba: Compuerta AMIS
· Compuertas para el control de nivel aguas abajo: Compuerta AVIS
Para tuberías los principales tipos de compuertas, también llamadas válvulas, son:
· Válvula esférica
· Válvula mariposa
· Válvula Aguja
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