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• Josesito Hernandez

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CANALES - CONDUCTOS ABIERTOS

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DEFINICIONES RELACIONES GEOMÉTRICAS TIPOS DE FLUJO EN CANALES ECUACIÓN DE CONTINUIDAD ECUACIÓN DE BERNOULLI

CANALES - CONDUCTOS ABIERTOS

UN CANAL O CONDUCTO ABIERTO ES UN SISTEMA DE FLUJO EN EL QUE LA SUPERFICIE SUPERIOR DEL FLUIDO ESTA EN CONTACTO CON LA ATMÓSFERA

CANALES NATURALES

CANALES – CONSTRUIDOS POR EL HOMBRE

CANAL PRISMÁTICO – CANAL NO PRISMÁTICO

• CANAL PRISMÁTICO: LA SECCIÓN DEL CANAL NO CAMBIA A LO LARGO DE SU RECORRIDO.

CANAL PRISMÁTICO – CANAL NO PRISMÁTICO

• CANAL NO PRISMÁTICO: LA SECCIÓN VARÍA A LO LARGO DE SU RECORRIDO.

CANALES: FLUJO VOLUMÉTRICO

   

FLUJO VOLUMÉTRICO CAUDAL GASTO DESCARGA

EL FLUJO VOLUMÉTRICO, CAUDAL, GASTO O DESCARGA ES EL VOLUMEN DE FLUIDO QUE CONDUCE UN CANAL POR UNIDAD DE TIEMPO

CLASIFICACIÓN DE FLUJO EN UN CANAL

• CAUDAL : ESTABLE – NO ESTABLE • TIRANTE: UNIFORME – VARIADO • VARIADO : GRADUALMENTE – RÁPIDAMENTE

CLASIFICACIÓN DEL FLUJO

FLUJO ESTABLE UNIFORME

TIENE LUGAR CUANDO EN LA SECCIÓN DE INTERÉS:  EL CAUDAL PERMANECE CONSTANTE .  EL TIRANTE (PROFUNDIDAD DEL FLUIDO) NO CAMBIA  EL CANAL ES PRISMÁTICO. NOTE QUE: LA SUPERFICIE DEL FLUIDO ES PARALELA A LA PLANTILLA DEL CANAL

CLASIFICACIÓN DE FLUJO EN UN CANAL

FLUJO ESTABLE VARIADO OCURRE CUANDO:  EL CAUDAL ES CONSTANTE.  PERO SI CAMBIA EL TIRANTE, DEBIDO A QUE CAMBIA LA SECCIÓN DEL CANAL, ES DECIR EL CANAL NO ES PRISMÁTICO.

CANALES – CLASIFICACIÓN DE FLUJO

FLUJO INESTABLE VARIADO OCURRE CUANDO:

 LA DESCARGA (EL CAUDAL) CAMBIA CON EL TIEMPO.  POR LO TANTO SE PRODUCEN CAMBIOS EN EL TIRANTE, SEA EL CANAL PRISMÁTICO O NO.

CANALES – CLASIFICACIÓN DE FLUJO  EN TODAS LAS SECCIONES DEL DIAGRAMA MOSTRADO CIRCULA EL MISMO CAUDAL, POR LO TANTO EL FLUJO ES ESTABLE  PERO EL TIRANTE CAMBIA, POR LO QUE EL FLUJO ES VARIADO  LA RAPIDEZ CON QUE CAMBIA EL TIRANTE, NOS LLEVA A OTRO TIPO DE CLASIFICACIÓN: RÁPIDAMENTE VARIADO / GRADUALMENTE VARIADO

CANALES – CLASIFICACIÓN DE FLUJO

 S2 FLUJO GRADUALMENTE VARIADO

 S3 RÁPIDAMENTE VARIADO  S4  UN VERTEDERO SE UTILIZA PARA MEDIR CAUDAL. SOBRE EL VERTEDERO LA NAPA O CASCADA DA LUGAR A UN FLUJO RÁPIDAMENTE VARIADO.

CANALES – CLASIFICACIÓN DE FLUJO

 S5  AL IGUAL QUE EN LA SECCIÓN S2 HAY UN FLUJO GRADUALMENTE VARIADO.  S6  UNA RÁPIDA OCURRE CUANDO LA PENDIENTE SE INCREMENTE EN FORMA REPENTINA Y CON UN ÁNGULO CONSIDERABLE. EL FLUJO SE ACELERA POR ACCIÓN DE LA GRAVEDAD Y PRODUCE UN FLUJO RÁPIDAMENTE VARIADO

RELACIONES GEOMÉTRICAS

ELEMENTOS GEOMÉTRICOS PARA LOS CANALES SUPERFICIALES, LAS SECCIONES TRANSVERSALES PUEDEN SER MUY DIVERSAS. PARA DEFINIR LA SECCIÓN TRANSVERSAL SE TOMAN COMO CRITERIOS: COSTO, ESTABILIDAD, FACILIDAD DE CONSTRUCCIÓN.

LAS SECCIONES MÁS COMUNES SON:

 RECTANGULAR  TRIANGULAR  TRAPEZOIDAL  CIRCULAR

ELEMENTOS GEOMÉTRICOS • • • • •

Base o plantilla: b Tirante: y Z: talud C: Corona H – y = Borde Libre

• ÁREA HIDRÁULICA: Área que ocupa el fluido en el canal • PERÍMETRO MOJADO: Es la suma de las longitudes de las paredes que moja el fluido en el canal. • RADIO HIDRÁULICO: Es la longitud característica del canal. Se calcula dividiendo el Área hidráulica entre el Perímetro Mojado. • TIRANTE DEL FLUJO: Es la altura del flujo, medida en forma normal desde la base del canal. • ANCHO SUPERFICIAL: Es el ancho superior que corresponde a la lámina del fluido que esta en contacto con la atmósfera. También se le llama Espejo.

RELACIONES GEOMÉTRICAS

RELACIONES GEOMÉTRICAS CANAL RECTANGULAR BASE = TIRANTE (Y) =

AREA = P_MOJADO= RADIO HIDRAULICO ESPEJO (T)

1.5 0.7

1.0500 2.9000 0.3621 1.5000

CANAL TRIANGULAR TIRANTE (y) = TALUD (z) =

AREA = P_MOJADO= RADIO HIDRAULICO ESPEJO (T)

0.7 1

0.4900 1.9799 0.2475 1.4000

CANAL TRAPEZOIDAL BASE (b) = TIRANTE (y) = TALUD (z) =

AREA = P_MOJADO= RADIO HIDRAULICO ESPEJO (T)

VALOR DEL RADIO HIDRÁULICO

0 0.7 1

0.4900 1.9799 0.2475 1.4000

FLUJO UNIFORME EL FLUJO ES UNIFORME EN UN CANAL, SI SE MANTIENE CONSTANTE EL CAUDAL, LA FORMA Y EL ÁREA EN TODAS LAS SECCIONES TRANSVERSALES, Y ADEMÁS TAMBIÉN SE MANTIENE CONSTANTE LA PENDIENTE EN TODO SU RECORRIDO. SI SE DAN TODAS ESTAS CONDICIONES A LA VEZ, ESTO IMPLICA QUE EN TODO MOMENTO Y LUGAR EL TIRANTE SERÁ EL MISMO.

ECUACIÓN DE BERNOULLI