Resumen de del Libro de Ven Te Chow

1. RESUMEN DEL CAPITULO 1,2 Y 3 DEL LIBRO DE VEN TE
CHOW
CAPITULO 01:
FLUJO EN CANALES ABIERTOS Y SU CLASIFICACION
El flujo en canal abierto o flujo en tubería; siendo estas similares en muchos aspectos
pero diferenciándose en un aspecto muy importante . El flujo en canal abierto debe
tener una superficie libre ,en tanto que el flujo de tubería no tiene, debido a que en
este caso el agua debe llenar completamente el conducto . Una superficie libre está
sometida a la presión atmosférica .El flujo en tubería , al estar confinado en una
conducto cerrado , no está sometido a la presión atmosférica de manera directa , si no
solo a la presión hidráulica .A pesar de la similardad de estos .
Tipos flujos : Es más difícil resolver problemas de flujos en canales abiertos que en
tuberías a presión .Las condiciones de flujo en canales abiertos se complican debido
a que la posición de la superficie libre puede variar con el tiempo y el espacio ; también
por la profundidad , el caudal y las pendientes del fondo del canal , mientras que de la
superficie libre son independientes.
Si el flujo fuera curvilíneo o la pendiente del canal fuera alta la altura piezométrica
seria de manera apreciable, diferente de la profundidad del flujo. Como resultado la
línea de gradiente hidráulica no coincidirá exactamente con la superficie del agua.
Tipos de flujo:
Clasificación depende el cambio de profundidad de flujo con respecto al tiempo y al
espacio.
Flujo permanente y Flujo no permanente: Tiempo como criterio:
El flujo en un canal abierto es permanente si la profundidad del flujo no cambia o no
puede suponerse constante durante el intervalo del tiempo en consideración. El flujo es
no permanente si la profundidad cambia con el tiempo.
Para cualquier flujo el caudal Q en una sección del canal se expresa por:
Q= AV
Q= A1 V1 = A2 V2
El flujo es continuo, entonces:
La ley de continuidad para flujo no permanente:
Requiere la consideración del tiempo; quiere decir que la ecuación debe contener el
tiempo como una variable.
A= Área de la sección transversal
V= velocidad media
Esta ecuación no es validad cuando el caudal no es uniforme.

2. a) Flujo uniforme y flujo variado:
Espacio como criterio; es uniforme si la profundidad del flujo es la misma en cada
sección del canal.
b) El flujo uniforme permanente:
La profundidad del flujo no cambia durante el intervalo de tiempo bajo consideración.
El establecimiento de un flujo uniforme no permanente requeriría que la superficie del
agua no fluctuara de un tiempo a otro pero permaneciendo paralela al fondo del canal;
esta condición es prácticamente imposible.
 El flujo es variado si la profundidad del flujo cambia de canal puede ser permanente o
no permanente.
 El flujo variado puede clasificarse además como rápidamente variado( si la
profundidad del agua cambia de manera abrupta en distancias comparativamente
cortas) o gradualmente variado.
c) El flujo uniforme permanente:
 Flujo uniforme
 Flujo variado que pueden
 ser flujo gradualmente.
 variado flujo rápidamente variado.
d) El flujo uniforme no permanente:
 Flujo uniforme no permanente (raro )
 Flujo no permanente(Variado no permanente )
 F. gradualmente variado no permanente
 F. rápidamente variado no permanente.
Estado de flujo:
Esta gobernado básicamente por los efectos de la viscosidad y gravedad en relación
con las fuerzas inerciales del flujo. La tensión superficial puede afectarla bajo ciertas
circunstancias.
Efecto de la viscosidad:
El flujo puede ser laminar, turbulento o transicional según el efecto de la viscosidad en
relación con la inercia.
e) El flujo es laminar
si las fuerzas viscosas son muy fuertes en relación con las fuerzas inerciales. (En el F.L.
las partículas de agua se mueven en trayectorias suaves y definidas o líneas de
corrientes, y las capas de fluido con espesor infinitesimal parecen deslizare sobre las
capas adyacentes)

3. f) El flujo es turbulento
Si las fuerzas viscosas son débiles en relación con las fuerzas inerciales.
 Entre los estados de flujo laminar y flujo turbulento existe un estado mixto o
transicional.
 Se representa mediando el número de Reynolds
R= VL / v
El flujo en canales abiertos si R es pequeño es laminar y si R es grande es
turbulento.
La ecuación de Darcy – Weisback
Hƒ= ƒ LV² / dₒ 2g
L= longitud característica en pies
V= velocidad del flujo en pies
v=viscosidad cinemática del agua en pies
Hƒ =perdida por fricción
ƒ=factor de fricción
dₒ =diámetro de la tubería

4. CAPITULO 02:
CANALES ABIERTOS Y SUS PROPIEDADES
Clases de canales abiertos:
Los canales naturales incluyen todos los cursos de agua que existen de manera natural en
la tierra, los cuales varían en tamaño desde pequeños arroyuelos en zonas montañosas,
hasta quebradas, arroyos, ríos pequeños y grandes. Las corrientes subterráneas que
transportan agua con una superficie libre también son consideradas como canales abiertos
naturales. Las propiedades hidráulicas de un canal natural por lo general son muy
irregulares.
El canal artificial por lo general es un canal largo con pendiente suave construido sobre el
suelo, que puede ser no revestido o revestido con piedras, concreto, cemento, madera o
materiales bituminosos.
Los canales artificiales son aquellos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo
humano: canales de navegación, canales de centrales hidroeléctricas, canales y canaletas
de madera, cunetas a lo largo de carreteras, etc., así como canales de modelos
construidos en el laboratorio con propósitos experimentales. Las propiedades hidráulicas
de estos canales pueden ser controladas hasta un nivel deseado o diseñadas para cumplir
unos requisitos determinados.
Geometría de canal:
Un canal construido con una sección transversal invariable y una pendiente de fondo
constante se conoce como canal prismático. De otra manera es no prismático ejm.:
vertedero de ancho variable y alineamiento curvo.
- Sección de canal; sección transversal de un canal tomado en forma perpendicular a la
dirección de flujo.
- Las secciones de canales naturales son por lo general muy irregulares y a menudo
varían desde aproximadamente una parábola hasta aproximadamente un trapecio.
- Los canales artificiales por lo general se diseñan con secciones de figuras
geométricas regulares.
- El rectángulo (Canales construidos con materiales estables , como mampostería , roca ,
metal o madera ) , Sección triangular (pequeñas acequias , cunetas a lo largo de
carreteras y trabajos de laboratorio ), El Circulo (alcantarillados y alcantarillas pequeño
o mediano )

5. Elementos geométricos de una sección de canal:
Son propiedades de una sección de canal que pueden ser definidos por completo por la
geometría de sección y la profundidad de flujo.
Definición de algunos elementos:
La profundidad del flujo, es la distancia vertical desde el punto más bajo de una
sección del canal hasta la superficie libre. El nivel es la elevación o distancia vertical
desde un nivel de referencia hasta la superficie libre. El ancho superficial T es el ancho
de la sección del canal en la superficie libre. El área mojada A es el área de la sección
transversal del flujo perpendicular a la dirección del flujo. El perímetro mojado P es la
longitud de la línea de intersección de la superficie de canal mojado y de un plano
transversal perpendicular a la dirección del flujo.
El radio hidráulico R es la relación del área mojada con respecto a su perímetro mojado.
La profundidad hidráulica D es la relación entre el área mojada y el ancho en la
superficie.
El factor de sección para el cálculo de flujo critico Z es el producto del área moja y la
raíz cuadrada de la profundidad hidráulica.
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 .
La máxima velocidad media en canales normales a menudo ocurre por debajo de la
superficie libre a una distancia de 0.05 a 0.25 de la profundidad , cuanto ms cerca de
las bancas , más profundo se encuentra este máximo.

6. La distribución de velocidades en una sección de canal depende también de otros
factores , como una forma inusual de la sección , la rugosidad del canal y la presencia
de curvas .En una corriente ancha , rápida y poco profunda o en un canal muy liso , la
velocidad máxima por lo general se encuentra en la superficie libre. La rugosidad del
canal causa un incremento en la curvatura de la curva la distribución vertical de
velocidades. En una curva la velocidad se incrementa de manera sustancial en el lado
convexo debido a la acción centrifuga del flujo, el viento en la superficie tiene muy
poco efecto en la distribución de velocidades.
Canales abiertos anchos:
Observaciones hechas en canales aciertos muy anchos han demostrado que la
distribución de velocidades en la región central de la sección es en esencia la misma
que existiría en un canal rectangular de ancho infinito .En otras palabras bajo esta
condición , los lados del canal no tienen prácticamente ninguna influencia en la
distribución de velocidades en la región central puede considerarse como bidimensional
en el análisis hidráulico .

7. CAPITULO 03:
PRINCIPIOS DE ENERGIA Y MOMENTUM
Energía del flujo en canales abiertos:
Se sabe que la energía total del agua en pie-libra por libra de cualquier línea de corriente
que pasa a través de una sección de canal puede expresarse como la altura total en pies
de agua, que es igual a la suma de la elevación por encima del nivel de referencia, la
altura de presión y la altura de velocidad.
Por ejemplo, con respecto al plano de referencia, la altura total E de una sección O que
contiene en el punto A en una línea de corriente del flujo de un canal de pendiente alta
puede escribirse como:
Energía Específica:
Es la energía por libra de agua en cualquier sección de un canal medida con respecto al
fondo de canal. La fórmula de la energía específica es la siguiente:
E = Y +
V²
2g
 Donde Za es la elevación del punto A por encima del plano de referencia,
 (Ya) es la profundidad del punto A por debajo de la superficie del agua medida a lo largo
de la sección del canal
 θ es el Angulo de la pendiente del fondo del canal
Para una energía específica existen dos posibilidades, la profundidad baja y la profundidad
alta. La profundidad baja es la profundidad alterna a la profundidad alta, y viceversa. Por
consiguiente podemos clasificar los flujos de la siguiente manera:
𝔽 =
V
√gy
= {
𝔽 < 1 (flujo sub critico)
𝔽 = 1( flujo critico)
𝔽 > 1(flujo supercritico)
; donde 𝔽 = numero de Froude

8. Criterio para el estado crítico del flujo:
Es la condición para la cual en número de Froude es igual a la unidad. Además es el estado
de flujo para el cual la energía específica es mínima para un caudal determinado.
Este criterio establece que en el estado crítico del flujo la altura de la velocidad es igual a la
mitad de la profundidad hidráulica. La ecuación:
V
√gD
= 1 lo que significa que 𝔽 = 1
El criterio debe satisfacer las siguientes condiciones:
a) Flujo paralelo gradualmente variado.
b) Canal con pendiente baja.
c) Coeficiente de energía supuesto igual a la mitad.
Interpretación de fenómenos locales:
En canales abiertos ocurren cambios de estado de flujo, si el cambio ocurre con rapidez a
lo largo de una distancia relativamente corta, el flujo es rápidamente variado y se conoce
como fenómeno local. Existen dos tipos de fenómenos locales:
Caída hidráulica: Es un fenómeno causado con un cambio abrupto el pendiente del canal o
en la sección transversal.
Caída libre es un caso especial de caída hidráulica y una ley natural que, si no añade
energía externa, la superficie del agua buscara siempre la posición más baja posible, la cual
corresponde el menor contenido posible de dispersión de energía.
Resalto hidráulico: Es cuando el cambio rápido de la profundidad de flujo es desde el nivel
bajo hasta el nivel alto, a menudo el resultado es una subida abrupta de la superficie del
agua.
Energía en canales no prismáticos:
En un canal no prismático la sección transversal varia a lo largo de la longitud del canal,
por consiguiente la curva de la energía específica cambia de una sección a otra.
La grafica tridimensional de curvas de energía es complicada. La curva de energía puede
construirse por separado en ciertos números de planos bidimensionales para las secciones
escogidas. Los datos obtenidos de estas curvas se utilizan luego para graficar el perfil de la
superficie de agua, la línea de la profundidad crítica y la línea de la profundidad alterna
sobre un plano bidimensional.
Fuerza específica:
Al aplicar el principio de momentum a un tramo horizontal corto de un canal prismático,
puede ignorárselos efectos de las fuerzas externas de fricción y de peso del agua.
F =
Q²
gA
+ ẑA

9. Esta fórmula consta de dos términos .el primer término es el momentum del flujo pasa
través de la sección del canal por unidad de tiempo y por unidad de peso del agua, y el
segundo es la fuerza por unidad de peso de agua, como ambos términos en esencia son
fuerza por unidad de peso de agua, su suma puede denominarse fuerza especifica.
Principio de momentum aplicado a canales no prismáticos:
La fuerza específica, al igual que la energía específica, varían con la forma de la sección
del canal.
Cuando no existe intervención de fuerzas externa o cuando estas fuerzas son
insignificantes o conocidas. El principio de momentum pude aplicarse con todas sus
ventajas a problemas como el resalto hidráulico, el cual produce unas altas perdidas de
energía interna que no puede evaluarse si el principio de energía se utiliza por sí solo.