Transición de un canal

TRANSICIÓN DE
CANAL
UNIVERSIDAD
NACIONAL SAN
LUIS GONZAGA
DE ICA
MECÁNICA DE FLUIDOS II

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
Mecánica de Fluidos II
Transición de Canal
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INTRODUCCIÓN
Las transiciones son estructuras que empalman tramos de canales que tienen
secciones transversales diferentes en forma o en dimensión. La función de una
estructura de este tipo es evitar pérdidas de energía excesivas, eliminar ondas
cruzadas y otras turbulencias y dar seguridad a la estructura y al curso del agua.
En el presente trabajo se tratará de explicar el tema “TRANSICIÓN DE CANAL” y
realizar un análisis de resultados con datos de campo obtenidos durante la visita a la
Nueva Bocatoma realizada en el mes de noviembre, dicho análisis consistirá en la
comparación entre los datos de campo y los datos que se obtengan a partir de
fórmulas para hallar la longitud de transición, también se describirá que tipo de
transición y características es la que presenta el canal.
En éste trabajo sólo se realizará el análisis de la transición (de entrada y salida)
ubicada cerca al puente.

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1. MARCO TEÓRICO
La transición en un canal es una estructura diseñada para cambiar la forma o el área de la sección
transversal del flujo. En condiciones normales de diseño e instalación prácticamente todos los canales y
canaletas requieren alguna estructura de transición desde los cursos de agua y hacia ellos.
La transición en un canal es una estructura diseñada para cambiar la forma o el área de la sección
transversal del flujo. En condiciones normales de diseño e instalación prácticamente todos los canales y
canaletas requieren alguna estructura de transición desde los cursos de agua y hacia ellos. La función de
una estructura de este tipo es evitar pérdidas de energía excesivas, eliminar ondas cruzadas y otras
turbulencias y dar seguridad a la estructura y al curso del agua.
1. USOS
Las transiciones se emplean en las entradas y salidas de acueductos, sifones invertidos y canalizaciones
cerradas, así como en aquellos puntos donde la forma de la sección transversal del canal cambia
repentinamente.
Cuando se cambia de una sección a otra, se tienen pérdidas de carga, si ese cambio se hace bruscamente
las pérdidas son muy grandes. Algunas de las causas que ocasionan las pérdidas de carga, son: la fricción,
el cambio de dirección, el cambio de velocidad y el cambio de pendiente.
La variación del perfil trae como consecuencia la variación de las velocidades para el agua y por lo tanto la
forma de las paredes, del fondo o ambos. Hinds propone que el perfil calculado de la superficie del agua
sea regular y sin quiebres en todo lo largo de la transición, en su principio y fin.
2. TIPOS DE TRANSICIÓN
De acuerdo a su forma, las transiciones se pueden considerar de tres tipos:
1) Transiciones biplanares o a base de planos
2) Transiciones regladas
3) Transiciones alabeadas

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A) TRANSICIONES BIPLANARES
Las transiciones biplanares, denominadas también
a base de planos, son aquellas que están formadas
por dos planos, que según la figura, uno de ellos es
el que va de la iniciación de la transición (Talud del
canal, línea AB) , hasta terminar en un punto (C) en
la parte inferior del término de la transición, este
plano es ABC. El otro plano es el que principia en
un punto (A) al inicio de la transición y termina en
la línea formada por uno de los lados de la
transición (línea DC) al final de ésta, el plano es
ADC, Para su trazo este tipo de transiciones no
requiere de cálculo alguno.
En las transiciones biplanares se hace un cálculo
hidráulico sencillo para obtener las pérdidas de carga:
Perdida de carga por transición de entrada
Perdida de carga por entrada =
Dónde:
Ve = carga de velocidad en la estructura
Vc= carga de velocidad en el canal
Kte = coeficiente de perdida de carga en transición de entrada = 0.3
Perdida de carga por entrada =
Perdida de carga por transición de salida
Perdida de carga por salida =
Dónde:
Perdida de carga por salida = 0.5
B) TRANSICIONES REGLADAS
La transición reglada es aquella que está formada por
líneas rectas, colocadas a igual distancia desde el inicio
hasta el fin de la transición, estas líneas van tomando su
verticalidad a medida que disminuye la sección. Para su
trazo, este tipo de transiciones no necesita de cálculos
complicados.

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Pérdida de carga por transición de entrada
Pérdida de carga por transición de entrada:
Dónde:
Kte = coeficiente de pérdida de carga en transición de entrada = 0.2
Perdida de carga por entrada:
Pérdida de carga por salida
Pérdida de carga por salida:
Donde:
Perdida de carga por salida:
C) TRANSICIONES ALABEADAS
La transición alabeada es aquella que está formada por curvas suaves, generalmente parábolas, por lo
que requiere un diseño más refinado que las anteriores, siendo ésta la transición que presenta las
mínimas pérdidas de carga
Fig. Longitud en
transición alabeada
de sección trapecial a
rectangular.

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Pérdida de carga por transición de entrada
Pérdida de carga por transición de entrada:
Dónde:
Kte = coeficiente de pérdida de carga en transición de entrada = 0.1
Perdida de carga por entrada:
Pérdida de carga por salida
Pérdida de carga por salida:
Donde:
Perdida de carga por salida:
3. DISEÑO DE TRANSICIONES
Como una aplicación del concepto de energía específica vamos a estudiar el perfil de la superficie libre en
un canal en el que hay un cambio en la sección transversal. Este cambio puede originarse en una pequeña
grada de fondo, positiva o negativa, según que el fondo ascienda o descienda.
Las transiciones se originan también por un cambio en el ancho del canal y se llaman contracciones si el
ancho disminuye y expansiones si aumenta. Para el estudio del perfil de la superficie libre en una
transición suponemos que la pérdida de carga es despreciable. En consecuencia cualquiera que sea la
transición se tendrá que entre dos secciones 1 y 2 la ecuación de la energía es:
𝑑1 +
𝑉1
2
2𝑔
= 𝑑2 +
𝑉2
2
2𝑔
En ambas secciones debe cumplirse la ecuación de continuidad.
𝑉1 𝐴1= 𝑉2 𝐴2 = Q
Para el diseño hidráulico de las transiciones, adicionada a las pérdidas de carga, obtenidas de acuerdo a lo
especificado en cada uno de los tipos, se determina la longitud de la transición.
4. CRITERIOS PARA HALLAR LA LONGITUD DE TRANSICIÓN:
La longitud de la transición se obtiene de acuerdo al criterio de J. Hinds, que consiste en considerar que el
ángulo que deba formar la intersección de la superficie con el eje de la estructura sea de 12°30'. Según
experiencias obtenidas desde la antigua Comisión Nacional de Irrigación, el ángulo puede ser aumentado

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hasta 22°30', sin que el cambio de secciones en la transición sea brusco y con el cual se reduce
ligeramente el costo de las mismas.
CRITERIOS DE HINDS: la longitud queda dada por la fórmula
tan 𝛼 =
𝑇−𝑇´
2
𝐿
𝐿 = (
𝑇−𝑇´
2
) cot 𝛼
𝑇−𝑇´
2
La longitud de la transición se obtiene de acuerdo al criterio de J. Hinds, que consiste en considerar que el
ángulo que debe formar la intersección de la superficie del agua y la pared en el principio y fin de
transición con el eje de la estructura en 22°30.
a) OTROS INVESTIGADORES
Recomiendan α=12°30
Para que el coeficiente “k” de la pérdida de carga por transición sea mínima:
ℎ𝑓1−2 = 𝑘(ℎ 𝑣2 − ℎ 𝑣1)
b) USANDO PLANTILLA: en algunos casos se cumple.
𝐿 = (
𝐵 − 𝑏
2
)cot 𝛼
B=PLANTILLA DE CANAL MAYOR
B=plantilla de canal menor
 Según U.S.B.R, manifiesta:
α

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En conductos que funcionen parcialmente llenos o en canales abiertos, las variaciones angulares de las
superficies que confinan el flujo, no deben exceder a la siguiente ecuación:
tan
𝛼
2
=
1
3𝐹
Dónde:

𝛼
2
: Angulo que forman las paredes laterales respecto al eje central del canal y proporciona
transiciones aceptables.
 𝐹 =
𝑉
√𝑔 𝐷
V: velocidad promedio al principio y fin de la transición.
D: promedio de diámetros
2. ANEXOS
Transición ubicada cerca
al puente
Transición de entrada:
trapezoidal a cuadrada

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Realizando las medidas de la
longitud de transición
Transición de tipo
biplanar o cuña
Midiendo la altura de la
sección rectangular

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Realizando mediadas
adicionales
Transición de salida: de
rectangular a trapezoidal
Midiendo la plantilla o
ancho del canal

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