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FLUJO EN CANALES ABIERTOS

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by

Juan Martin Ruiz Gutierrez

on 2 December 2014

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Transcript of FLUJO EN CANALES ABIERTOS

INTRODUCCIÓN
I. Clasificación De Canales Abiertos
II. PROPIEDADES DE CANALES ABIERTOS
APLICACIONES DE CANALES ABIERTOS
3. FORMULAS DE APLICACIÓN EN FLUIDOS DE CANALES ABIERTOS
Coeficiente De Distribución De Velocidad
En los últimos años se han venido desarrollándose con rapidez proyectos de recursos hidráulicos y trabajos de ingeniería hidráulica en todo el mundo.

El conocimiento de la hidráulica de canales abiertos, es esencial para el diseño de muchas estructuras hidráulicas.

EN EL PERÚ
TIPOS DE CANALES ABIERTOS
Clasificación de canales abiertos

Propiedades de canales abiertos

Formulas y demostración de canales abiertos

FLUJO EN CANALES ABIERTOS
OBJETIVOS DE FLUJO EN CANALES ABIERTOS
Describir el flujo uniforme y flujo variado
Emplear las diferentes formulas ( manning ,chesy,etc)
Definir las clases de canales abiertos.
Flujo estable
Flujo inestable
Flujo uniforme y variado
Flujo uniforme permanente
Flujo variado
RÉGIMEN DE FLUIDOS
Sub-crítico laminar
Super-crítico laminar
Super-critico turbulento
Sub-crítico turbulento
Cuando F es menor que la unidad y R esta en el rango laminar.

Cuando F es mayor que la unidad y R esta en el rango laminar.

Cuando F es mayor que la unidad y R esta en el rango turbulento.

Cuando F es menor que la unidad y R esta en el rango turbulento


DESCRIPCIONES
FLUJO EN CANAL ABIERTOS

FLUJO
EN TUBERÍAS

Clases de canales abiertos
NATURALES
GEOMETRÍA DE
CANAL
Un canal es un sistema de flujo donde la superficie superior del fluidos está expuesta a la atmósfera, algunos ejemplos son las canaletas pluviales en los edificios, drenes pluviales, ríos y corrientes naturales y los canales construidos para drenar fluidos en forma controlada, el análisis de los canales abiertos requiere técnicas especiales.
DEFINICIÓN
CLASIFICACIÓN DE FLUJO EN CANALES ABIERTOS
Flujo permanente
Flujo no permanente
Flujo uniforme
Flujo variado
a.flujo gradualmente variado
b.flujo rápidamente variado.
1.Flujo uniforme no permanente
2.Flujo no permanente

a.flujo gradualmente variado no permanente
b.flujo rápidamente no permanente

ARTIFICIALES
La altura de velocidad de un flujo en canales abiertos es:
𝑽^𝟐/𝟐𝒈
El principio de energía en cálculos se expresa en : ∝𝑽^𝟐/𝟐𝒈
El momentun de un fluido que pasa a través de una sección de canal por unidad de tiempo se expresa por B𝑾𝑸 𝒗/𝒈
Para propositos, kolumpailia propuso los valores mostrados a continuación para los coeficientes de distribución de velocidad. Valores reales de los coeficientes para un cierto numero de canales
Determinación De Los Coeficientes De Distribuciones De Velocidad
Sea △A un área elemental en el área mojada completa A, y W el peso unitario del agua; entonces el peso de agua que pasa a través de △A por unidad de tiempo con una velocidad v es 𝒘𝒗△A. la energía cinética del agua que pasa a través de △A por unidad de tiempo es 〖𝒘𝒗〗^𝟑 (△𝑨)/𝟐𝒈. Esto es equivalente al producto del peso 𝒘𝒗△A y la altura d velocidad 𝑽^𝟐/𝟐𝒈. La energía cinética total para el área mojada completa es igual a 〖∑𝒘𝒗〗^𝟑 (△𝑨)/𝟐𝒈.
El momentun del agua que pasa a través de △A por unidad de tiempo es el producto de la masa
𝒘𝒗 (△𝑨)/𝟐𝒈 y la velocidad v,
ó 𝒘𝒗^𝟐 (△𝑨)/𝟐𝒈, el momentun total es 〖∑𝒘𝒗〗^𝟐 (△𝑨)/𝟐𝒈.
Distribución De Presión en una sección de canal
La presión real o altura piezométrica es
〖𝒉=h𝒔+𝒄.
Si el canal tiene un perfil longitudinal curvo, la presión centrifuga aproximada puede calcularse mediante la ley de aceleración, de Newton, como el producto de la masa de agua que tiene una altura d y un área transversal de 1 pie2, es decir, 𝒘𝒅/𝒈, y la aceleración centrifuga 𝒗^𝟐/𝒓 ; o 𝑷= 𝒘𝒅/𝒈 𝒗^𝟐/𝒓

Efecto de la pendiente en la distribución de presiones
Un canal inclinado recto de ancho unitario y ángulo de pendiente 𝜽, el peso del elemento de agua sombreado de longitud dL es igual a wyCos𝜽 dL. La presión debida a este peso es 𝒘𝒚〖𝑪𝒐𝒔〗^𝟐 𝜽 𝒅𝑳. La presión unitaria es, por consiguiente igual a 𝒘𝒚〖𝑪𝒐𝒔〗^𝟐 𝜽 ,y la altura es:
〖𝒉=𝒚 𝑪𝒐𝒔〗^𝟐 𝜽
Distribución de presiones en un flujo paralelo en canales de pendiente alta
Distribución de presiones en flujo
curvilíneo en canales de pendiente alta
FÓRMULA DE
COLEBROOK – WHITE:
FÓRMULA DE GANGUILLET-KUTTER:
FÓRMULA DE BAZIN:
FÓRMULA DE POWELL:
FÓRMULA DE CHÉZY:
FÓRMULA DE MANNING:
Valores del coeficiente de rugosidad (n):
EL CAUDAL (Q)
El conocimiento empírico del funcionamiento de los canales se remonta a varios milenios

Canal Cumbemayo
Camino a cumbemayo
Flujo zigzagueante

Farallones en Cumbemayo

Tramo de canal
en piedra

El canal Cumbemayo es parte de una de las obras hidráulicas más importantes de la época pre inca. Se trata de unos bloques tallados por los que discurre agua en una suave pendiente, que incluye túneles y codos en zigzag para aminorar la velocidad de la corriente.

El Proyecto Especial Chavimochic es un sistema de irrigación que se extiende en gran parte de la costa de la Región La Libertad en la zona norte peruana.

Se extiende en la parte baja de las cuencas de los ríos Santa, en el cual se ubica la bocatoma principal, Chao, Virú, Moche y Chicama.

CANAL MADRE – PROYECTO ESPECIAL CHAVIMOCHIC

EN EL MUNDO
Situado en Albacete.
Tiene una longitud de 32 Km.

Longitud: 75,5 kilómetros
Caudal máximo en origen: 4,2 m³/s

CANAL DE MARÍA CRISTINA (ESPAÑA
CANAL DEL PORMA (ESPAÑA)

canal panama
Está considerada como una de las mejores obras de ingeniería.
Comunica el océano Atlántico con el Pacífico.
Mide 80 km.
canal suez
Es la vía fluvial que une el océano Atlántico con el Pacífico.

Mide 161 km de largo

CANAL DE CORINTO
ALTURA: 40 m.
EXTENSIÓN:6.3 Km.
ANCHO: 25 m. 

CONCLUSIONES
Un canal abierto soporta la presión de la atmósfera y la hidráulica, y necesita de una pendiente para que fluya el líquido.

La gravedad y la viscosidad van a determinar el comportamiento o estado del flujo.

Las fórmulas de Chezy y de Manning son las mas relevantes y es la que más se usa en la práctica.

DISTRIBUCIÓN DE VELOCIDADES EN UNA SECCIÓN DE CANAL
Debido a la presencia de la superficie libre y a la fricción a lo largo de las paredes del canal, las velocidades en un canal no están uniformemente distribuidas en su sección.
En canales abiertos muy anchos han mostrado que la distribución de velocidades en la región central de la sección es en esencia la misma que existiría en un canal rectangular ancho infinito
CANALES ABIERTOS ANCHOS
Arroyuelos
Quebradas
Ríos
Corrientes subterráneas
Canaletas de navegación
Canales hidroeléctricas
Canaletas de irrigación
Cunetas de drenaje
vertederos
Elementos geométricos
de un canal
La profundidad del flujo (y)
El ancho superficial (T)
El área mojada (A)
El perímetro mojado (P)
El radio hidráulico (R) = A/P
La profundidad hidráulica(D) = A/T
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