FLUJO-PERMANATE-Y-UNIFORME-FLUIDOS-II-Oficial.pptx

8/16/2019 FLUJO-PERMANATE-Y-UNIFORME-FLUIDOS-II-Oficial.pptx

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FLUJO PERMANATE

YUNIFORME

EN CANALES


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Alumna:

Alor Tapia, Thalia


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FLUJO PERMANENTE: Esta clasifcación obedece a la utilización del

tiempo como criterio. Es permanente el tirantepermanece constante en cualquier instante o enun lapso especifco.

Ejemplo:

Los vertedores de canal lateral, las cunetas obordillos en carreteras y los sistemas de drenajeen zonas de riego.


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FLUJO NO PERMANENTE: También las otras variables hidrulicas

del "ujo #caudal, tirante, etc.$ nopermanecen constantes respecto al tiempo.El caso ms %recuente de "ujo nopermanente se presenta en los canales

donde transita una onda de transición o unaavenida.


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FLUJO UNIFORME: El "ujo uni%orme se presentacuando la velocidad media permanece constante encualquier sección del canal. &on una superfcie libre, esto

implica que la sección transversal y el tirantepermanecen también constante. En "ujo uni%orme la pendiente '% de la l(nea de energ(ade %ricción, la pendiente 'a de la superfcie libre del aguay la pendiente geométrica ') del canal son iguales*

'%+'a+')+'

la distribución de la velocidad de cada sección no se altera


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Las caracter(stica de un "ujo uni%orme solose pueden satis%acer nicamente si el canales prismtico.

,

'% + 'a +')+ '


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ESTABLECIMIENTO EL FLUJOUNIFORME: &uando el "ujo ocurre en

un canal abierto, encuentra resistencia amedida que "uyen aguas abajo.!" P#n$i#n%# Su&'r(%i'a: El agua en lazona de transición aparece ondulante.


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)" P#n$i#n%# Cr(%i'a: La superfciedel agua del "ujo cr(tico es inestable.

En el tramo intermedio pueden ocurrirondulaciones.


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*" P#n$i#n%# Sup#r'r(%i'a: Lasuperfcie de agua en la zona

transitoria pasa del nivel subcr(ticoal nivel supercr(tico a través deuna ca(da hidrulica gradual.


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FLUJO +ARIAO: En el "ujo variado, a lo largo delcanal no permanecen constantes las caracter(sticashidrulicas del "ujo.

En el "ujo variado la variación puede ser gradual o brusca,dando lugar al "ujo gradualmente variado y al "ujorpidamente variado.


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Alumno:

Cn$or Llamo'%an%a , El-i.


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F/RMULA C0E1Y La %órmula se originó en -/0 cuando el ingeniero %rancés1ntoine &hezy recibió el encargo de dise2ar un canal para elsuministro de agua a 3aris.

Las e4periencias realizadas por &hezy le permitieronestablecer la primera %órmula de "ujo uni%orme, para elclculo de la velocidad media en un conducto.

5onde*6+ velocidad media en el canal,en m7s

&+coefciente de &hezy que dependen de las caracter(sticasdel escurrimiento y de la naturaleza de las paredes.8+radio hidrulico, en m.'+pendiente de la l(nea de energ(a, para el "ujo uni%orme, estambién la pendiente de la superfcie libre de agua y de la

pendiente del %ondo del canal, en m7m.


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EUCCION E LA F/RMULA

'E+ l(nea de energ(a'9+ superfcie libre ol(nea piezométrica':+%ondo del canal+disipación de laenerg(a

;+tirante normal+tirante vertical

pero

también


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y

?L1 5E &@EA;

%+coe%. de%ricción8+radio

hidrulico&+constantede &hezy

'i el "ujo es uni%orme, el tirante y la velocidad mediapermanecen constantes, de ese modo, en las carasperpendiculares a la dirección del "ujo, separadas entre s(por la longitud L, actan las %uerzas hidrostticas igualesy de sentido contrario. Las %uerzas que completan lacondición de equilibrio son* la componente del peso en ladirección del movimiento,, y la del rozamiento


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Alumno:

R#$u'in$o A.#n'io , Jor2#

Lui.


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BA1IN

'e conoce como %órmula de Cazino e4presión de Cazin ,denominación adoptada en honorde @enri Cazin, a la defnición,mediante ensayos de laboratorio,que permite determinar elcoefciente & o coefciente de&hézy que se utiliza en ladeterminación de la velocidadmedia en un canal abierto y, enconsecuencia, permite calcular elcaudal utilizando la %órmula de&hézy.


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@enri Cazin en -0D de acuerdo con suse4periencias, presentó en el sistemamétrico, la siguiente e4presión para &*

Luego*

5onde*

6+ 6elocidad media, m7s

8+ 8adio hidrulico, m.

'+ 3endiente de la l(nea de energ(a, m7m.

+ &oefciente que depende de lascaracter(sticas de rugosidad de las paredes delcanal.


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Ca%#2or( a

#.'rip'in 3

! &ontorno muy liso, per%ectamente ejecutado. 3lanchametlica. &emento liso, madera muy cepillada.

).)/

) &ontornos lisos. &oncreto bien acabado. ).-/

* &oncreto sin pulir. 1lba2iler(a de piedra bien terminada. ).F/

4 &anales en tierra, sin vegetación. ).0G

5 &anales en tierra con hierbas. 8(os de cauce irregular, sinvegetación.

-.H)

6 &anales en tierra con vegetación, %ondos de cantorodados. &anales en tierra muy erosionados e irregulares.

-.G

Cazin en %orma e4perimental, determino algunos valores de , los cuales son*


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PROBLEMAS RESUELTOS

!" Cal'ular #l 2a.%o #n un 'anal $# .#''in%rap#'ial 'on un an'ho $# plan%illa &7)m,un %iran%# 87!")9m 8 un %alu$ 7),p#n$i#n%# S79"99966; 8 la. par#$#.#.%


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5espués usamos la %órmula de &hézy paraobtener la velocidad y el gasto en %uncióndel coefciente & que se obtendr con la%órmula de Cazin*

5el cuadro de Cazin tenemos*+).F/


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)" >Cu


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Alumna:

0uaman , Li.l#8


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Estos ingenieros suizos con base enestudios realizados por darcy y bazin y

en sus propias e4periencias, propusieronuna e4presión para c en %unción de larugosidad del lecho del canal #n$, lapendiente de la solera #s$ y el radiohidrulico r, aplicables a canales desección rectangular y trapezoidal.


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F/RMULA UTTER3ara pendiente mayores que ).)))G #-7J)))$la %ormula 1K?LLETMN?TTE8 tiene una%orma particular establecida por Outter que Esindependiente de dicha %órmula.

Los valores de los coefciente de rugosidad m

son di%erente de los valores de n #Outter$. 8 esel radio hidrulico. & es el coefciente a usarseen la ecuación de chezy .los valores de maparecen en la siguiente tabla*


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!" S# %i#n# un 'anal r#'%an2ular $# !9 m#%ro .$# an'ho 8 * m $# %iran%# u# 'on$u'# a2ua"la .up#rD'i# #. $# 'on'r#%o, &i#n a'a&a$o,p#ro 'on -ario. ao. $# u.o " La p#n$i#n%#

#. 9"999?" Cal'ular #l 2a.%o u%ilian$o la.=rmula. $# 3an2uill#% u%%#r

0allamo. #l Ra$io:

PROBLEMAS RESUELTOS


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1hora aplicamos la %ormula de anguilletMOutter donde '+ ).))0 y la descripción decontorno corresponde n+).)-F

5e donde*


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Alumno:

3ai%an Oli-a., Marlon


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R#=#r#n'ia.:

Esta %órmula %ue presentada en -00D por el ing. 8obert>anning.

Este es el resultado de un proceso de ajustes de curva.

Es esencial q el sistema de unidades q se use seaidentifcado empleando un coefciente apropiado.

ECUACI/N E

MANNIN3


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&omo en el caso del coefciente de resistencia de &hezy, nno es adimensional, porque tiene dimensiones de* #s7$

La ecuación de >anning en unidades '. puede serconvertida a unidades inglesas sin a%ectar el valor de n.

3or lo tanto en unidades inglesas la ecuación de >anning

es*

&on objetivo de generalizar la ecuación de >anningpuede escribirse como*

5onde*

+-.)) si son utilizadas unidades '..

+-.FD si son utilizadas unidades inglesas.


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R#la'in $# la ' $# 'h#8 8 la n $#Mannin2

&omo se debe de notar e4ponente del radio hidrulicoen la ecuación de >anning no es una constante, sinoque var(a en un rango que por lo general depende de la%orma y la rugosidad del canal.


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ETERMINACION EL COEFICIENTEE RU3OSIA MANNIN3

&omprender los %actores que a%ectan el valor de n, y as(

adquirir un conocimiento bsico del problema y reducirel ancho campo de suposiciones.

&onsultar un cuadro de valores t(picos n, para canalesde varios tipos.

E4aminar y hacerse %amiliar con la aparición de algunoscanales t(picos cuyos coefcientes de rugosidad son

conocidos. 5eterminar el valor de n, a través de un procedimiento

anal(tico basado sobre la distribución teórica de lavelocidad en la sección transversal del canal y sobre losdatos de medidas de velocidad o de rugosidad.


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FACTOR GUE AFECTAN ELCOEFICIENTE E RU3OSIA E

MANNIN3" Rugosidad superfcial

Vegetación.

Irregularidad del canal .

Alineamiento del canal .

Sedimentación y socavación

Obstrucción.

Tamaño y orma del canal . Nivel y caudal

ambio estacional!

"aterial en suspensión y carga de lec#o!


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1 partir del reconocimiento de varios %actores primordiales que

a%ectan el coefciente de rugosidad, &oPan desarrolló unprocedimiento para estimar el valor de n. >ediante esteprocedimiento, el valor de n puede calcularse por*

5onde*

es un valor bsico de n para un canal recto, uni%orme y liso en losmateriales naturales involucrados.

es un valor que debe agregarse al n) para corregir el e%ecto de lasrugosidades superfciales.

es un valor para considerar las variaciones en %orma y tama2o dela sección transversal del canal.

es un valor para considerar las obstrucciones.

es un valor para considerar la vegetación y las condiciones de"ujo.

es un %actor de corrección de los e%ectos por meandros en elcanal.


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Cuadro para los valores de .


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TABLA EL COEFICIENTE ERU3OSIA E MANNIN3


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En un canal de ancho de solera ), m y de talud A+-, circulaun canal de caudal de -.G mH7s con una velocidad de ).0m7s. considerando un coefciente de rugosidad de n+).)JG,calcular la pendiente del canal.

'olución*

Q* -.GmH7s

6+ ).0m7s

K+).)JG'+ R

a.&alcular ' usando la %órmula de >anning*


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S8+17p

&alculo de 1*

Q+v.1 1+Q7v

5e la relación geométricade un canal*

Tomamos el valor positivo*

3ero*

Entonces*3or lo tanto calculando '*


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Alumna:

Flor#. 1orrilla, J#ni=#rLi.%h


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5onde*

6 + 6elocidad media del agua.

8 + 8adio @idrulico

' + 3endiente de la l(nea de energ(a

O + Es un parmetro que depende de la rugosidad de lapared.

En la literatura europea es %recuente que la%órmula de >anning aparezca con el nombrede 'tricOler o de >anningM'tricOler y con lasiguiente %orma*

F/RMULA E

STRICLER


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'iendo,

La ecuación de 'tricOler se conoce%recuentemente en los libros técnicos %rancesescon el nombre de %órmula de aucOler, quien

%ue un ingeniero que en -0/0 publicó en1nnales des3onts et &haussées la %órmula encuestión, la misma que en -0D- %ue atribuida ensu %orma actual al irlandés >anning.

1lgunos autores soviéticos consideran que enlugar de la %órmula >anning deber(a usarse otrasimilar, pero con e4ponente variable.


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En -DJG 3avlovsOi presentó la e4presión siguiente*

'iendo,

es el coefciente de &hezy en unidades métricas. Esta%órmula es vlida para radios hidrulicoscomprendidos entre ),- m y H m y para valores decomprendidos entre ),)-- y ),)F).

La ecuación anterior se puede simplifcar para fnesprcticos, con las siguientes ecuaciones*

3ara

3ara


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!" S# %i#n# un 'anal r#'%an2ular $# !9 m $#

an'ho 8 * m $# %iran%# u# 'on$u'# a2ua"La .up#rD'i# #. $# 'on'r#%o, &i#n a'a&a$o,p#ro 'on -ario. ao. $# u.o" La p#n$i#n%##. 9,999?" Cal'ular #l 2a.%o u%ilian$o la.

=rmula. $# 3an2uill#%Hu%%#r, u%%#r,Bain, Mannin2, Ch#8 8 Pa-lo-.i"Comparar lo. r#.ul%a$o." T 7 )9 KC

PROBLEMAS RESUELTOS

Solu'in"

En primer lugar se calcula de

inmediato el radio hidrulico queresulta ser

l $ ill


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Frmula $# 3an2uill#%Hu%%#r"

La descripción del contorno corresponde a + ),)-F.Entonces,

5e donde,

Frmula $# u%%#r S 9,9995"

La descripción del contorno corresponde a + ),JG

5e donde,


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Frmula $# Bain"

La descripción del contorno corresponde a +),-/

5e donde,

Frmula $# Ch#8"

La descripción del contorno corresponde a O +H4-)MF m

3or lo tanto,

F l $ M i 9 9!4


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Frmula $# Mannin2" 7 9,9!4

#&orresponde a un valor de igual a D m-7J 7s, quese obtiene aplicando la ecuación $

F rmula $# Pa-lo-.i" 7 9,9!4


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COMPARACI/N E LOSRESULTAOS

F/RMULA

3an2uill#%Hu%%#r

J.D0 0D.F

u%%#r 0G H.JD D0.

Bain 0 H.)J D)./

Ch#8 0 H.H -)-.-

Mannin2 D H.) DJ.-

Pa-lo-.i 0 H.)J D)./Prom#$io 0- H.-H DH.0

F/RMULA

3an2uill#%Hu%%#r

J.D0 0D.F

u%%#r 0G H.JD D0.

Bain 0 H.)J D)./

Ch#8 0 H.H -)-.-

Mannin2 D H.) DJ.-

Pa-lo-.i 0 H.)J D)./Prom#$io 0- H.-H DH.0


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)" >Cu


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' Bain + -.H

$ Ch#8 O + G4-)MJ m

# Mannin2

= Pa-lo-.i


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COMPARACI/N E LOS 3ASTOSCALCULAOS m*.

SUPERFICIEF/RMULA

CONCRETO BIENACABAO CON

+ARIOS AQOS EUSO

EN TIERRA CONFONO

PERE3OSO,BUEN ESTAO

3an2uill#%Hu%%#r 0D.F GJ.J

u%%#r D0. G-

Bain D)./ GJ.J

Ch#8 -)-.- GG.0

Mannin2 DJ.- G-./

Pa-lo-.i D)./ GH.F


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0CANALES Es un programa que nos %acilita el dise2o de canales y

estructuras hidrulicas, ya que es %cil e intuitivo su uso.

1utor* >4imo 6illón Céjar


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El .i.%#ma p#rmi%# r#.ol-#r lo.pro&l#ma. m


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PROBLEMA RESUELTO

Date post:	05-Jul-2018
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