Sección de Control en Hidráulica de
Canales
1. Definición general
Una sección de control en un canal es una sección transversal en la cual la
profundidad del flujo (y) está directamente relacionada con el caudal (Q), de manera
que cualquier cambio en el caudal implica un cambio en el nivel del agua y viceversa.
En dicha sección, las condiciones hidráulicas permiten determinar el caudal sin
ambigüedades, lo que la convierte en un punto de referencia fundamental en el
análisis del flujo en canales abiertos.
2. Fundamento hidráulico
El análisis del flujo en canales abiertos se basa principalmente en tres ecuaciones
fundamentales:
- Ecuación de continuidad: Q = A · V
- Ecuación de energía específica: E = y + v²/2g
- Ecuación de Bernoulli (para canales)
- Ecuación de Manning
En muchas secciones del canal, para un mismo valor de caudal, pueden existir dos
profundidades distintas. En una sección de control, esa ambigüedad no existe.
3. Características de una sección de control
- Ubicación estratégica
- Condición crítica
- Determinación del caudal sin necesidad de medir velocidad
4. Tipos de secciones de control
a) Naturales: estrechamientos, cambios de pendiente, desembocaduras.
b) Artificiales: vertederos, compuertas, canales Parshall.
5. Importancia en el análisis hidráulico
a) Establecimiento de condiciones de frontera.
b) Determinación de perfiles de flujo.
c) Instrumentación y medición de caudales.
6. Flujo crítico como sección de control
El flujo crítico ocurre cuando el número de Froude Fr = 1. En este punto, la energía
específica es mínima, y el flujo es altamente sensible a cambios.
7. Ejemplo práctico: vertedero rectangular
Un vertedero rectangular de cresta delgada permite calcular el caudal a partir de la
altura del agua:
Q = Cd · L · √(2g) · H^(3/2)
8. Conclusión
Una sección de control es esencial para medir caudales, controlar el flujo, definir
condiciones límite y analizar el comportamiento del flujo en canales.
Actividad 2.-Calcule la cota A en el embalse para que un canal de 150 m de
longitud descargue libremente como se muestra en la figura. El canal es de
sección rectangular con: b =5 m, n = 0.014, So = - 0.0014 y Q = 10 m3/s
(escoja tramos cuyas velocidades difieran 5% o menos).
Solución:
Datos:
L= 150 m
B= 5
N= 0.014
So= 0.0014
Q=
10𝑚3
𝑠
Canal rectangular.
Escoja tramos cuyas velocidades difieran 5% o menos.
Determinando inclinación 𝜽:
𝜽 = 𝒂𝒓𝒄𝒕𝒂𝒏 (𝑺𝒐) = 𝒂𝒓𝒄𝒕𝒂𝒏 (𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟒) = 𝟎. 𝟎𝟖𝟎°
Determinando pendiente S:
𝑺 = 𝒔𝒆𝒏 (𝜽) = 𝒔𝒆𝒏 (𝟎. 𝟎𝟖𝟎) = 𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟒
Determinación del tirante crético:
𝟑
𝑸𝟐
𝟏𝟎𝟐
√
√
𝒅𝒄 =
=
= 𝟎. 𝟕𝟒
𝒃𝟐 ∗ 𝒈
𝟓𝟐 ∗ 𝟗. 𝟖𝟏
𝟑
Calculo de d1 por la siguiente ecuación:
Reemplazando A y P, Q y datos hallamos d1 en (1):
Luego del dato hallamos V2:
0
