DISEÑO HIDRAULICO DE CANALES TIPOS DE FLUJO

HIDRAULICA DE CANALES

1. •Tipos de canales.
•Tipos de flujo en canales abiertos.
TEMAS :
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL -
HUANCAVELICA
CURSO: MECÁNICA DE FLUIDOS II
Flujo en canales abiertos
Docente: Ing. David Requena Machuca
SEMANA 10
UNIDAD III

2. Flujo en canales abiertos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA 2MECANICA DE FLUIDOS II
SEMANA 10UNIDAD III
Introducción
Lasobrashidráulicassehanconvertidoenpartefundamentaldelaevolución
delserhumanodesdelaAntiguaCivilizaciónRomanaygriega,utilizando
estructurashidráulicasparaelsuministroyaprovechamientodelrecurso
hídrico.

3. Flujo en canales abiertos
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SEMANA 10UNIDAD III
10.-Flujo en Canales Abiertos
Cuandoloslíquidosfluyenporgravedad,estandoparcialmenteenvueltos
poruncontornosólido;ellíquidotienesuperficielibresobreelnoactúaotra
presiónmásquelaatmosféricayladesupropiopeso.
Esteprincipalmentetienelugar
enlanaturaleza:ríos,
arroyos,entreotroscon
caucesirregulares;además
deloscreadosporelhumano
como canales teniendo
seccionesrectangularesrectos,
triangularesotrapezoidaleso
bienenconductoscerrados
rectangularescuandoelflujono
esconductolleno.
Uncanalesunconductoenelqueelaguafluyeconunasuperficielibre.

4. Flujo en canales abiertos
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SEMANA 10UNIDAD III
Diferencia entre canal (sistema a gravedad) y tubería
(sistema a presión):
Ladiferenciaentreuncanalyunatuberíanoestáenlaformadela
seccióntransversal,sinoenelcomportamientohidráulicodelfluido
transportado.

5. Flujo en canales abiertos
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SEMANA 10UNIDAD III
10.1.-Clasificación de los canales.
Deacuerdoconsuorigenloscanalesseclasificanen:
a) Canales naturales:
Incluyentodosloscursosdeaguaqueexistendemaneranaturalenla
tierra,loscualesvaríanentamañodesdepequeñosarroyuelosen
zonasmontañosas,hastaquebradas,ríospequeñosygrandes,arroyos,

6. Flujo en canales abiertos
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SEMANA 10UNIDAD III
❖Canalesdenavegación
❖Canalesdecentraleshidroeléctricas
❖Canalesdeirrigación
❖Cunetasdedrenaje
❖Canalesdedesborde
❖Canaletasdemadera
❖Cunetasalolargodecarreteras
❖Canalesdemodelosconstruidosen
laboratorios con propósitos
experimentales.
b) Canales artificiales:
Loscanalesartificialessontodosaquellosconstruidosodesarrollados
medianteelesfuerzodelamanodelhombre,talescomo:
uncanalconstruidoconunaseccióntransversalinvariableyuna
pendientedefondoconstanteseconocecomocanalprismático.

7. Flujo en canales abiertos
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SEMANA 10UNIDAD III

8. Flujo en canales abiertos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA 8MECANICA DE FLUIDOS II
SEMANA 10UNIDAD III
Loscanalessonconductosabiertosocerradosenloscualeselagua
circuladebidoalaaccióndelagravedadysinningunapresión,puesla
superficielibredellíquidoestáencontactoconlaatmósfera;esto
quieredecirqueelaguafluyeimpulsadaporlapresiónatmosféricayde
supropiopeso(RODRÍGUEZ,2008).
10.2.-Los canales son conductos abiertos o cerrados

9. Flujo en canales abiertos
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SEMANA 10UNIDAD III
10.3.-Tipos de los canales.
a) Secciones regulares:

10. Flujo en canales abiertos
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SEMANA 10UNIDAD III
b) Secciones Iregulares:

11. Flujo en canales abiertos
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SEMANA 10UNIDAD III
PERFIL DE UN CANAL:

12. Flujo en canales abiertos
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SEMANA 10UNIDAD III
10.4.-Elementos geométricos de los canales:
Loselementosgeométricossonpropiedadesdeunaseccióndecanalque
puedenserdefinidosporcompletoporlageometríadelasecciónyla
profundidaddelflujo.Estoselementossonmuyimportantesyseutilizancon
amplitudenelcálculodeflujo.Paraseccionesdecanalregularesysimples,
loselementosgeométricospuedenexpresarsematemáticamenteentérminos
delaprofundidaddeflujoydeotrasdimensionesdelasección
(RODRÍGUEZ,2008).

13. Flujo en canales abiertos
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SEMANA 10UNIDAD III
❖Tirantedeaguaoprofundidaddeflujo“doy”:Esladistanciavertical
desdeelpuntomásbajodeunaseccióndelcanalhastalasuperficielibre.
❖Anchosuperficialoespejodeagua“T”:Eselanchodelasuperficielibre
delagua,enm.
❖Talud“moZ”:Eslarelacióndelaproyecciónhorizontalalaverticaldela
paredlateral(sellamatambiéntaluddelasparedeslateralesdelcanal).
❖Coeficientederugosidad(n):dependedeltipodematerialenquesealoje
elcanal
❖Pendiente(s):eslapendientelongitudinaldelarasantedelcanal.
❖Áreahidráulica(A):eslasuperficieocupadaporelaguaenunasección
transversalnormalcualquiera
❖Perímetromojado(P):eslalongituddelalíneadecontornodelárea
mojadaentreelaguaylasparedesdelcanal
❖Radiohidráulico(Rh):eselcocientedeláreahidráulicayelperímetro
mojado.

14. Flujo en canales abiertos
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Figura: Elementos geométricos de la sección transversal de un canal.

15. Flujo en canales abiertos
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❖Radiohidráulico(Rh):eselcocientedeláreahidráulicayel
perímetromojado.
Elesodelradiohidráulico.
Elradioseempleaenelcalculodeperdidadecargasegúnla
formuladeManning

16. Flujo en canales abiertos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA 16MECANICA DE FLUIDOS II
SEMANA 10UNIDAD III

17. Flujo en canales abiertos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA 17MECANICA DE FLUIDOS II
SEMANA 10UNIDAD III
10.5.-CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL FLUJO
A SUPERFICIE LIBRE.
Figura: comparación entre flujo en tubería y flujo en canales abiertos.

18. Flujo en canales abiertos
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10.6.-CLASIFICACIÓN DEL FLUJO EN CANALES
ABIERTOS.
Elflujoencanalesabiertospuedeclasificarseenmuchostiposydescribirse
devariasmaneras.Lasiguienteclasificaciónsehacedeacuerdoconel
cambiodelosparámetrosprofundidad,velocidad,áreaetc.delflujocon
respectoaltiempoyalespacio.
Laclasificacióndelflujoencanalesabiertosseresumedelasiguientemanera:
A.Flujopermanente
1. Flujo uniforme
2. Flujo variado
a. Flujo gradualmente variado
b. Flujo rápidamente variado
B.Flujonopermanente
1. Flujo uniforme no permanente (raro)
2. Flujo variado no permanente
a. Flujo gradualmente variado no permanente
b. Flujo rápidamente variado no permanente

19. Flujo en canales abiertos
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20. Flujo en canales abiertos
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Elflujoespermanentesilosparámetros(tirante,velocidad,área,
etc.),nocambianconrespectoaltiempo,esdecir,enunasección
delcanalentodoslostiemposloselementosdelflujopermanecen
constantes.Matemáticamentesepuedenrepresentar:
A) Flujo permanente.

21. Flujo en canales abiertos
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Silosparámetroscambianconrespectoaltiempoelflujosellamano
permanente,esdecir:
B) Flujo no permanente.
Lasuperficiedelaguafluctuarade
untiempoaotropero
permaneciendoparalelaalfondo
delcanal,Flujouniformeno
permanenteespocofrecuente
(raro).

22. Flujo en canales abiertos
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2) Flujo Variado
Elflujoesuniformesilosparámetros(tirante,velocidad,área,etc.),no
cambianconrespectoalespacio,esdecir,encualquierseccióndel
canalloselementosdelflujopermanecenconstantes.
Silosparámetrosvaríandeunasecciónaotra,elflujosellamano
uniformeovariado,esdecir:
1) Flujo Uniforme:

23. Flujo en canales abiertos
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24. Flujo en canales abiertos
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25. Flujo en canales abiertos
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26. Flujo en canales abiertos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA 26MECANICA DE FLUIDOS II
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27. Flujo en canales abiertos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA 27MECANICA DE FLUIDOS II
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28. Flujo en canales abiertos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA 28MECANICA DE FLUIDOS II
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Número de Froude en canales abiertos
ElnúmerodeFroudeencanalesabiertosnosinformadelestadodelflujo
hidráulico.ElnúmerodeFroudeenuncanalsedefinecomo:
Siendo:
-v: velocidadmediadelaseccióndelcanal[m/s]
-DH:profundidadhidráulica(A/T)[m],siendoAeláreadelasección
transversaldelflujoyTelanchodelaláminalibre
-g: aceleracióndelagravedad[m/s²]

29. Flujo en canales abiertos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA 29MECANICA DE FLUIDOS II
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Número de Froude
ElnumerodeReynoldsylostérminoslaminaryturbulentosnobastanpara
caracterizartodaslasclasesdeflujoenloscanalesabiertos.

30. Flujo en canales abiertos
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31. Flujo en canales abiertos
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10.7.-PERFIL DE VELOCIDAD EN CANALES
ABIERTOS.

32. Flujo en canales abiertos
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PROGRAMACION SEGUNDO BIMESTRE
TRABAJO Nº4: Desarrollar una programación de diseño de canales (fecha por definir)
TRABAJO Nº5: Trabajo de aforamiento de un Río Grupal (4 personas) (fecha por definir)
TRABAJO Nº6: Ejercicios Prácticos.
EXAMEN PRACTICO
SEGUNDO EXAMEN PARCIAL

33. Flujo en canales abiertos
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…GRACIAS