DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS - HIDRAULICA - PARTE II
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    DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS - HIDRAULICA - PARTE II DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS - HIDRAULICA - PARTE II Presentation Transcript

    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS1 UNIDAD 1: HIDRAULICA – PARTE II
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICASHIDRAULICA-CANALES¿QUE SE ENTIENDE POR CANAL? EN INGENIERÍA SE ENTIENDE POR CANAL A UNA CONSTRUCCIÓN DESTINADA AL TRANSPORTE DE FLUIDOS — GENERALMENTE UTILIZADA PARA AGUA— Y QUE, A DIFERENCIA DE LAS TUBERÍAS, ES ABIERTA A LA ATMÓSFERA. 2 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICASHIDRAULICA-CANALESCARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS E HIDRÁULICAS DE UN CANAL LAS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS SON LA FORMA DE LA SECCIÓNTRANSVERSAL, SUS DIMENSIONES Y LA PENDIENTE LONGITUDINALDEL FONDO DEL CANAL. LAS CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS SON LAPROFUNDIDAD DEL AGUA (H, EN M), EL PERÍMETRO MOJADO (P, EN M),EL ÁREA MOJADA (A, EN M 2) Y EL RADIO HIDRÁULICO (R, EN M), TODASFUNCIÓN DE LA FORMA DEL CANAL. TAMBIÉN SON RELEVANTES LARUGOSIDAD DE LAS PAREDES DEL CANAL, QUE ES FUNCIÓN DELMATERIAL 3 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS HIDRAULICA-CANALES CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS E HIDRÁULICAS DE UN CANAL EN QUE HA SIDO CONSTRUIDO, DEL USO QUE SE LE HA DADO Y DEL MANTENIMIENTO, Y LA PENDIENTE DE LA LÍNEA DE AGUA, QUE PUEDE O NO SER PARALELA A LA PENDIENTE DEL FONDO DEL CANAL. EL RADIO HIDRÁULICO SE DEFINE COMO:DONDE A Y P SON EL ÁREA Y EL PERÍMETRO MOJADO. 4 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICASHIDRAULICA-CANALES-TIPOS DEFLUJOSFLUJO PERMANENTEUN FLUJO PERMANENTE ES AQUEL EN EL QUE LASPROPIEDADES FLUIDAS PERMANECEN CONSTANTES ENEL TIEMPO, AUNQUE PUEDEN NO SER CONSTANTES ENEL ESPACIO. LAS CARACTERÍSTICAS DEL FLUJO, COMOSON: VELOCIDAD (V), CAUDAL (Q), Y CALADO (H), SONINDEPENDIENTES DEL TIEMPO, SI BIEN PUEDEN VARIARA LO LARGO DEL CANAL, SIENDO X LA ABSCISA DE UNASECCIÓN GENÉRICA, SE TIENE QUE: 5 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS HIDRAULICA-CANALES-TIPOS DE FLUJOS FLUJO PERMANENTE UN FLUJO PERMANENTE ES AQUEL EN EL QUE LAS PROPIEDADES FLUIDAS PERMANECEN CONSTANTES EN EL TIEMPO, AUNQUE PUEDEN NO SER CONSTANTES EN EL ESPACIO. LAS CARACTERÍSTICAS DEL FLUJO, COMO SON: VELOCIDAD (V), CAUDAL (Q), Y CALADO (H), SON INDEPENDIENTES DEL TIEMPO, SI BIEN PUEDEN VARIAR A LO LARGO DEL CANAL, SIENDO X LA ABSCISA DE UNA SECCIÓN GENÉRICA, SE TIENE QUE:V = FV(X)Q = FQ(X)H = FH(X) 6 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICASHIDRAULICA-CANALES-TIPOS DEFLUJOSFLUJO TRANSITORIO O NO PERMANENTEUN FLUJO TRANSITORIO PRESENTA CAMBIOS EN SUSCARACTERÍSTICAS A LO LARGO DEL TIEMPO PARA EL CUAL SEANALIZA EL COMPORTAMIENTO DEL CANAL. LASCARACTERÍSTICAS DEL FLUJO SON FUNCIÓN DEL TIEMPO; ENESTE CASO SE TIENE QUE:V = FV(X, T)Q = FQ(X, T)H = FH(X, T)LAS SITUACIONES DE TRANSITORIEDAD SE PUEDEN DAR TANTO 7EN EL FLUJO SUB-CRÍTICO COMO EN EL SUPERCRÍTICO. ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICASHIDRAULICA-CANALES-TIPOS DEFLUJOSFLUJO UNIFORMEES EL FLUJO QUE SE DA EN UN CANAL RECTO, CON SECCIÓN Y PENDIENTECONSTANTE, A UNA DISTANCIA CONSIDERABLE (20 A 30 VECES LAPROFUNDIDAD DEL AGUA EN EL CANAL) DE UN PUNTO SINGULAR, ES DECIRUN PUNTO DONDE HAY UNA MUDANZA DE SECCIÓN TRANSVERSAL YA SEADE FORMA O DE RUGOSIDAD, UN CAMBIO DE PENDIENTE O UNA VARIACIÓNEN EL CAUDAL. EN EL TRAMO CONSIDERADO, SE LAS FUNCIONES ARRIBAMENCIONADAS ASUMEN LA FORMA:V = FV(X) = CONSTANTEQ = FQ(X) = CONSTANTEH = FH(X) = CONSTANTE 8 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICASHIDRAULICA-CANALES-TIPOS DEFLUJOSFLUJO GRADUALMENTE VARIADOEL FLUJO ES VARIADO: SI LA PROFUNDIDAD DE FLUJOCAMBIA A LO LARGO DEL CANAL. EL FLUJO VARIADOPUEDE SER PERMANENTE O NO PERMANENTE. DEBIDO AQUE EL FLUJO UNIFORME NO PERMANENTE ES POCOFRECUENTE, EL TÉRMINO “FLUJO NO PERMANENTE” SEUTILIZARÁ DE AQUÍ PARA ADELANTE PARA DESIGNAREXCLUSIVAMENTE EL FLUJO VARIADO NOPERMANENTE. 9 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICASHIDRAULICA-CANALES-TIPOS DEFLUJOSFLUJO GRADUALMENTE VARIADOEL FLUJO VARIADO PUEDE CLASIFICARSE ADEMÁS COMORÁPIDAMENTE VARIADO O GRADUALMENTE VARIADO. ELFLUJO ES RÁPIDAMENTE VARIADO SI LA PROFUNDIDAD DELAGUA CAMBIA DE MANERA ABRUPTA EN DISTANCIASCOMPARATIVAMENTE CORTAS; DE OTRO MODO ESGRADUALMENTE VARIADO. UN FLUJO RÁPIDAMENTEVARIADO TAMBIÉN SE CONOCE COMO FENÓMENO LOCAL;ALGUNOS EJEMPLOS SON EL RESALTO HIDRÁULICO Y LACAÍDA HIDRÁULICA. 10 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICASHIDRAULICA-CANALES-TIPOS DEFLUJOSFLUJO CRITICOCUANDO FROUDE VALE UNO O CUANDO LA VELOCIDADES IGUAL QUE LA RAÍZ CUADRADA DE LA GRAVEDAD PORLA PROFUNDIDAD.FLUJO SUB-CRITICOEN EL CASO DE FLUJO SUB-CRÍTICO, TAMBIÉNDENOMINADO FLUJO LENTO, EL NIVEL EFECTIVO DELAGUA EN UNA SECCIÓN DETERMINADA ESTÁCONDICIONADO AL NIVEL DE LA SECCIÓN AGUAS ABAJO. 11 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICASHIDRAULICA-CANALES-TIPOS DEFLUJOSFLUJO SUPERCRITICOEN EL CASO DE FLUJO SUPERCRÍTICO,TAMBIÉN DENOMINADO FLUJO VELOZ,EL NIVEL DEL AGUA EFECTIVO EN UNASECCIÓN DETERMINADA ESTÁCONDICIONADO A LA CONDICIÓN DECONTORNO SITUADA AGUAS ARRIBA. 12 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICASHIDRAULICA-FORMULA DE CHEZYLA FÓRMULA DE CHÉZY, DESARROLLADA POR EL INGENIEROFRANCÉS ANTOINE DE CHÉZY, CONOCIDO INTERNACIONALMENTEPOR SU CONTRIBUCIÓN A LA HIDRÁULICA DE LOS CANALES ABIERTOS,ES LA PRIMERA FÓRMULA DE FRICCIÓN QUE SE CONOCE. FUEPRESENTADA EN 1769. LA FÓRMULA PERMITE OBTENER LA VELOCIDADMEDIA EN LA SECCIÓN DE UN CANAL Y ESTABLECE QUE:DONDE:V= VELOCIDAD MEDIA DEL AGUA EN M/SR= RADIO HIDRÁULICOS= LA PENDIENTE LONGITUDINAL DE LA SOLERA O FONDO DEL CANALEN M/MC= COEFICIENTE DE CHÉZY. UNA DE LAS POSIBLES FORMULACIONES 13DE ESTE COEFICIENTE SE DEBE A BAZIN. ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICASHIDRAULICA-FORMULA DE MANNINGLA FÓRMULA DE MANNING ES UNA EVOLUCIÓN DE LAFÓRMULA DE CHÉZY PARA EL CÁLCULO DE LAVELOCIDAD DEL AGUA EN CANALES ABIERTOS YTUBERÍAS, PROPUESTA POR EL INGENIERO IRLANDÉSROBERT MANNING, EN 1889:SIENDO S LA PENDIENTE EN % DEL CANAL.PARA ALGUNOS, ES UNA EXPRESIÓN DEL DENOMINADO 14COEFICIENTE DE CHÉZY UTILIZADO EN LA FÓRMULA DECHÉZY, ING. WILLIAM J. LOPEZ A.
    • DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS BIBLIOGRAFIA Roca, Vila (1978) INTRODUCCION A LA MECANICA DE LOS FLUIDOS. Editorial Limusa. México. Bolinaga, Juan. (1999). PROYECTOS DE INGENIERIA HIDRAULICA. Tomo I. Fundación Polar. Caracas. Venezuela. http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(hidr%C3%A 15 ING. WILLIAM J. LOPEZ A.