Cálculo De Flujo Uniforme.docx

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UNIVERSIDAD GRAN MARISCAL DE AYACUCHO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE CIVIL NUCLEO BARCELONA, ESTADO ANZOÁTEGUI INGENIERÍA HIDRÁULICA

CÁLCULO DE FLUJO UNIFORME FACILITADOR DIEGO AGUIRRE

BACHILLER MARIANA FREITES C.I 26.000.801

BARCELONA, JUNIO DE 2018

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ÍNDICE

INTRODUCCIÓN CÁCULO DE FLUJO UNIFORME Conductividad de una sección de un caudal Factor de sección para el cálculo de flujo uniforme

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INTRODUCCIÓN Cuando el flujo ocurre en un canal abierto, el agua encuentra resistencia a medida que fluye aguas abajo. Esta resistencia por lo general es contrarrestada por los componentes de las fueras gravitacionales que actúan sobre el cuerpo de agua en la dirección del movimiento. Un flujo uniforme se desarrollará si la resistencia se balancea con las fuerzas gravitacionales; el mismo se caracteriza porque: la profundidad, el área mojada, la velocidad y el caudal en cada sección del canal son constantes; la línea de energía, la superficie del agua y el fondo del canal son paralelos, es decir, sus pendientes son todas iguales y se considera que el flujo uniforme es solo permanente, debido a que el flujo uniforme no permanente prácticamente no existe.

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CÁLCULO DE FLUJO UNIFORME

Conductividad de una sección de un caudal El caudal de un flujo uniforme en un canal, puede expresarse como el producto de la velocidad y el área mojada (6-1) Donde (6-2) El término K se conoce como conductividad de la sección de canal; es una medida de la sección de capacidad de transporte de la sección de canal, debido a que es directamente proporcional a Cuando se utiliza la ecuación de Manning o la ecuación de Chézy como ecuación de flujo uniforme, es decir, cuando y = ½, el caudal de la ecuación (6-1) se convierte en (6-3)

Y la conductividad es (6-4)

Esta ecuación puede utilizarse para calcular la conductividad tanto el caudal como la pendiente de la pendiente están determinados. Cuando se utiliza la ecuación de Chézy, la ecuación (6-2) se convierte en (6-5) Donde C es el factor de resistencia de Chézy. De manera similar, cuando se utiliza la ecuación de Manning (6-6)

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Ecuación de Chézy: En 1796 el ingeniero francés Antoine Chézy desarrollaba probablemente la primera ecuación de flujo uniforme, denominada la ecuación de Chézy y que normalmente se expresa así: V = C.√R .S donde: V= velocidad media del flujo R= Radio hidráulico S= Pendiente de energía C= Factor de resistencia al flujo, conocido como C de Chézy. Esta ecuación puede deducirse matemáticamente a partir de dos suposiciones:

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1. Hecha por Chézy: Establece que la fuerza que resiste el flujo por unidad de área del lecho de la corriente es proporcional al cuadrado de la velocidad; es decir, es ta fuerza es igual a KV2, donde K es una constante de proporcionalidad. La superficie de contacto del flujo con el lecho de la corriente es igual al producto del perímetro mojado y la longitud del tramo del canal ó LP. Luego la fuerza total que resiste al flujo es igual a KV2 LP. Deducción de la ecuación de Chézy para un flujo uniforme.

2. Esta segunda suposición es el principio básico del flujo uniforme, el cual se cree que fue establecido por Brahms en 1754 y establece que en el flujo uniforme la componente efectiva de la fuerza gravitacional que causa el flujo debe ser igual a la fuerza total de resistencia. La componente efectiva de la fuerza gravitacional es paralela al fondo del canal e igual a wALS = KV2 LP. Sí A/P =R y √w/K se remplazan por un factor C; la ecuación anterior se reduce a la ecuación de Chézy, ó V= √(w/K)(A/P)S = V = C.√RS.

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Ecuación de Manning: En 1889 el ingeniero irlandés Robert Manning presentó una ecuación, la cual más adelante fue modificada hasta llegar a su conocida forma actual, la cual se expresa de la siguiente forma:

donde: n= Coeficiente de rugosidad conocido como n de Manning. Debido a su simplicidad y a los resultados satisfactorios que arroja en aplicaciones prácticas, la ecuación de Manning se ha convertido en la más utilizada de todas las ecuaciones de flujo uniforme para el cálculo de canales abiertos. La conductividad (K) es una medida de la capacidad de transporte de la sección de canal, debido a que es directamente proporcional al caudal Q. Cuando se usa la ecuación de Manning o Chézy como ecuación de flujo uniforme, la ecuación de caudal se convierte así: Q = K√S Por lo que la conductividad K = Q / √S Esta ecuación es útil cuando se conoce el caudal y la pendiente. Utilizando Cházy la ecuación se convierte en: K = C.A.R 1/2 Donde C es el factor C de Chézy. De manera similar cuando se usa Manning, K = (1,49 / n) A.R 2/3 Estas dos últimas ecuaciones se usan cuando están determinados el área mojada y el factor de resistencia.

Factor de sección para el cálculo de flujo uniforme La expresión A.R 2/3 se conoce como factor de sección para el cálculo de flujo uniforme, y es un elemento importante en el cálculo del flujo uniforme. El cual puede expresarse como: A.R 2/3 = nK / 1,49 ó A.R 2/3 = nQ / 1,49√S

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BIBLIOGRAFÍA

https://es.slideshare.net/leonardotorogarcia/canales-78645037

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