Flujo Permanente y Uniforme en Canales: Apuntes de Ingeniería - Prof. Valdivieso Echevarrí, Apuntes de Hidráulica

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HIDRÁULICA DE CANALES

ABIERTOS

MSc Ing. Alexander Lambruschini Espinoza

F.P. y U. EN CANALES

INTRODUCCION

El flujo en conductos abiertos (cursos naturales, canales, etc.) se caracteriza por la presencia de una interfase entre la superficie superficie libre, esto es, una del líquido y la atmósfera.

F.P. y U. EN CANALES

INTRODUCCION (Cont.) El flujo en un canal puede ser Permanente o No Permanente, según que las condiciones de flujo cambien con el tiempo. permanezcan invariables o Ejemplos: Flujo P: la conducción de un caudal constante en un canal de irrigación Flujo no P: la descarga de un huayco

F.P. y U. EN CANALES

INTRODUCCION (Cont.) El flujo permanente puede ser uniforme o variado, dependiendo de si la velocidad y el tirante permanecen constantes o cambian con la posición. El F.P. y U. se produce cuando las fuerzas motivadoras del flujo (gravitatorias) y las de resistencia (fricción) son iguales y opuestas.

F.P. y U. EN CANALES

Fuente: http://fluidos.eia.edu.co/lhidraulica/guias/flujouniforme/flujou13.jpg

F.P. y U. EN CANALES

Fuente: http://www.engineeringcivil.com/wp- content/uploads/2007/03/32.JPG

F.P. y U. EN CANALES

Un canal queda totalmente descrito cuando se conoce las siguientes seis variables que lo caracterizan: Q – caudal S – pendiente longitudinal n ó Ks – rugosidad característica de la sección

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b – ancho en la base h – tirante de agua t – talud lateral Las fórmulas existentes para analizar el flujo permanente y uniforme en canales permiten hallar una de las variable anteriores, siempre y cuando se conozca todas las demás.

FORMULAS PARA EL ESTUDIO DEL F.P y U. EN CANALES

• V - velocidad media en el canal
• R - radio hidráulico (R=A/P)
• S - pendiente longitudinal del canal
• n - coeficiente de rugosidad Equivalentemente, si se considera que V=Q/A y R=A/P, la fórmula de Manning puede escribirs como sigue, en términos del caudal:

FORMULAS PARA EL ESTUDIO DEL F.P y U. EN CANALES P 2 / 3 n A 5/ 3 S 1/ 2 Q  donde todos los términos tienen el significado usual. En cuanto a valores de la rugosidad “n”, el cuadro siguiente presenta algunos valores característicos.

FORMULAS PARA EL ESTUDIO DEL F.P y U. EN CANALES

FORMULAS PARA EL ESTUDIO DEL F.P y U. EN CANALES TIPO DE SUPERFICIE COEF. "n" Acero corrugado 0. Fierro fundido 0. Concreto bien acabado 0. Tierra (sección antigua) 0. Tierra con piedras 0. Roca 0. En forma resumida, algunos valores usuales de “n” son los siguientes:

FORMULAS PARA EL ESTUDIO DEL F.P y U. EN CANALES El coeficiente “C” se conoce como coeficiente de Chezy y se determina a partir de la siguiente expresión: donde: Ks 0.3 12 R C 18log

FORMULAS PARA EL ESTUDIO DEL F.P y U. EN CANALES donde: R - radio hidráulico Ks - rugosidad absoluta  - espesor de la subcapa laminar. Se evalúa mediante la relación:  11.6 V* V*  gRS