1. INTRODUCCIÓN
Cálculo de diferentes secciones hidráulicas en régimen permanente, incluyendo el cálculo del número de Froude, calado crítico y conjugados.
Esta herramienta es una transcripción a lenguaje PHP para su ejecución en servidor y utilización mediante navegador Web de la desarrollada por Ángel Gamo Torres en FORTRAN y C hace ya casi 30 años, y que se denomina "HIDRO.EXE". Por su utilidad intemporal he creído de interés actualizarla a PHP pensado para el mundo de Internet, e incorporar algunas pequeñas mejoras.
Como se ha indicado, se trata de una VERSIÓN EN PRUEBAS en proceso de validación de resultados. Si detecta errores de ejecución o en los cálculos, o tiene alguna sugerencia, escriba a
Esta herramienta facilita el cálculo en régimen uniforme de diferentes secciones, mediante la aplicación de la formula de Manning. La principal aportación es resolver la dificulta de calcular el el área mojada y el radio hidráulico cuando la sección tiene cierta complejidad geométrica.
Se ofrecen 20 secciones diferentes para resolver:
- RECTANGULAR
- TRAPEZOIDAL
- TRAPEZOIDAL REDONDEADA
- CIRCULAR
- PARABÓLICA
- RECTANGULAR REDONDEADA
- RECTANGULAR BISELADA
- TRIANGULAR REDONDEADA
- TIPO "BUREAU"
- BÓVEDA
- TIPO "ARMCO"
- OVOIDAL TIPO 1
- OVOIDAL TIPO 2
- BÓVEDA BISELADA
- BÓBEDA TRINAGULAR
- REDONDEADABÓVEDA TRIANGULAR BISELADA
- "BUREAU" MODIFICADA
- BÓVEDA MODIFICADA
- OBLONGA
- TETRACOIDAL
En todas las secciones se limita el calado de entrada a la máxima altura de la sección. Hay que tener en cuenta que algunas secciones son claramente cerradas. Aquellas en las que en la imagen el borde superior no esta regruesado, se calculan como abiertas aun cuando el calado alcanza la totalidad de la altura de la sección. Esto es fácilmente comprobable pidiendo al programa que represente las curvas geométricas de la sección. Dichas curvas permiten disponer de los valores para re-calcular el radio hidráulico en caso de ser necesario para el caso de sección cerrada.
Otro parámetro de interés, difícil de calcular en secciones complejas, es el número de Froude (F) que caracteriza el régimen desde el punto de vista energético (F>1 supercrítico o lento; F<1 subcrítico o rápido y; F=1 crítico o de mínima energía).
2. DATOS
IMPORTANTE: Usar el punto '.' como símbolo decimal.
La definición geométrica de las secciones se realiza en base a un MÁXIMO de 4 parametros: B, T, R, Z
B representa normalmente el ANCHO de la sección o su base (radio auxiliar en algunas secciones)
T " ALTURA o parte de ella (radio auxiliar en algunas secciones)
R " RADIO de la sección o de su parte principal
Z " INCLINACIÓN de cajeros (radio auxiliar en algunas secciones)
Tal como se indica en la entrada de datos, solo es necesario introducir valor en los parámetros que definen la sección seleccionada. NOTA: Puede haber conjuntos de parámetros incompatibles geométricamente, no se ha comprobado si en este caso pueden producirse resultados incoherentes.
El programa en la entrada de datos solicita además:
H : Calado de agua a considerar en la sección para el cálculo.
X : El usuario puede introducir una pendiente para el régimen uniforme, en p.u. (el programa lo considera así si el valor es menor de 0.1)
o un caudal transportado en m³/s (en caso contrario).
M : Número de Manning representativo de la rugosidad del material en contacto con el agua.
Para el número de Manning, el programa incorpora un valor por defecto de 0.015 que es un valor medio típico utilizado para el hormigón, si bien, aun en superficies de hormigón puede convenir comprobar el funcionamiento hidráulico en situación de hormigón recién ejecutado, es decir, con un número de Manning menor. En sentido contrario, en determinadas situaciones el hormigón puede requerir valores mayores. Para otros materiales, se puede consultar cualquier manual de hidráulica de canales abiertos como el de Ven Te Chow o el de R. H. French.
3. RESULTADOS
El programa, además de las características geométricas de la sección (A: Área mojada ; P: Perímetro mojado; L: Ancho de la lámina de agua y CDG: Altura del centro de gravedad de las presiones hidrostáticas), calcula:
Número de Froude (F)
Velocidad media del agua (V), en m/s.
Caudal transportado (Q) en m³/s en el caso de que se haya introducido X como pendiente) o Pendiente de régimen uniforme, en p.u. (en caso de que se haya introducido X como caudal de cálculo)
Altura de energía, en metros, junto con la parte de la energía correspondiente a la velocidad.
Momento o fuerza específica, en toneladas.
Calado conjugado, en metros. Se trata del calado en el régimen contrario al calculado, que tiene el mismo momento.
Altura de energía conjugada, en metros. Corresponde a la energía del calado conjugado que acabamos de calcular.
Calado alterno (de un calado determinado en régimen lento o rápido, es el calado que tiene la misma altura de energía cuando el régimen es el contrario).
El programa, además como se ha indicado, muestra las curvas de evolución de las variables geométricas (área, perímetro mojado, ancho lámina y CDG) para la geometría definida y en función de la variación del calado.