abacos en canales

1. 2022
FERNANDEZ SANDOVAL JHOEL DENILSON
GARCÍA POZO GUSTAVO SEBASTIÁN
MONGA ROSERO JOHN ALEXANDER
OÑATE CASTILLO KATHERINE ESTEFANÍA
VALVERDE TATAMUES MARLON STEVEN
GRUPO: 3
TEMA: DISEÑO DE CANALES EN ÁBACOS PARA
FLUJO UNIFORME
INTEGRANTES:
DOCENTE: ING. JAIME GUTIERREZ
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR​
FACULTAD DE INGENIERÍA ​Y CIENCIAS APLICADAS
INGENIERÍA CIVIL​
INGENIERÍA HIDRÁULICA II

2. 2022
Es aquel flujo para el cual la
velocidad de las partículas de
líquido no cambia a lo largo del
canal por lo cual, la velocidad
media del flujo permanece
constante a lo largo del canal.
Este tipo de flujo es considerado
especialmente en la hidráulica
de canales abiertos.
FLUJO UNIFORME

3. 01
CARACTERISTICAS DEL FLUJO UNIFORME
2022
La profundidad, perímetro mojado, velocidad y caudal es constante en cada
sección del canal
La línea de energía, superficie del agua y fondo del canal son paralelos
por lo cual la pendiente es la misma en todo el canal.
El flujo uniforme no puede ocurrir a velocidades muy altas
02
03
El flujo se mantiene uniforme siempre que
la pendiente, sección transversal y
rugosidad del canal no tengan algún
cambio.
04
En el canal no debe existir obstáculos que
alteren el régimen del flujo.
05

4. TIPOS DE CANALES EN
FLUJO UNIFORME

5. CANALES NO
EROSIONABLES
La mayor parte de los canales artificiales
revestidos pueden resistir a la erosión de buena
manera, por consiguiente se consideran no
erosionables
Entonces, el diseñador simplemente calcula las
dimensiones del canal artificial mediante una
ecuación de flujo uniforme y luego decide
acerca de las dimensiones finales como la
eficiencia hidráulica, sección optima, aspectos
constructivos y economía.

6. CANALES EROSIONABLES
Un canal erosionable es todo canal que no
se encuentra revestido de algún material
en todo su perímetro mojado. Este tipo de
canales pueden diseñarse bajo dos
condiciones:
 Aquella en la que se toma como
premisa que el canal se socavara más
no se sedimentara, y aquella en la que
se acepta que haya transporte de
sedimentos

7. CANALES EN PASTO
• La presencia de pasto o vegetación
provoca turbulencia , lo que significa
pérdidas de energía y retardo en el
flujo.
• El pasto estabiliza el cuerpo del canal y
puede frenar la erosión en la superficie
del canal y el movimiento de partículas
de suelo en el fondo del canal.

8. AUTORES Y FÓRMULAS
IMPLEMENTADAS PARA EL
DISEÑO DE CANALES
MEDIANTE ABACOS

9. ANTONIE CHEZY (1718-1798)
Antonie Chezy fue un ingeniero civil y matemático
francés reconocido mundialmente por su aporte en
hidráulica de canales abiertos y por su famosa
ecuación.
En 1769 desarrollo probablemente la primera
ecuación de flujo uniforme, para el calculo de la
velocidad media de un canal, la cual viene dada por.
𝑉 = 𝐶 𝑅ℎ ∗ 𝑖
𝑅ℎ: 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 (𝑚)
𝑉: 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑
𝑚
𝑠
𝑖: 𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎
𝐶: 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜

10. ROBERT MANNING (1816-1897)
Robert Manning fue un ingeniero Irlandés que al analizar
y comparar 7 de las mas reconocidas formulas de su
época (Buat, Eyelwein, Weisbach, Venant, Neville, Darcy-
Bazin y Ganguillet- Kutter), encontró el valor principal de
la velocidad en cada una de ellas, generando con ello la
ecuación implementada en la actualidad para el calculo
para canales abiertos y tuberías.
𝑉 =
1
𝑛
∗ 𝑅ℎ
2/3
𝑖1/2
𝑅ℎ: 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 (𝑚)
𝑉: 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑
𝑚
𝑠
𝑖: 𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎
𝑛: 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑

11. DISEÑO DE CANALES POR MEDIO DE
ÁBACOS
El método de ábacos nos permite obtener valores de una manera gráfica, los tirantes en base a
propiedades geométricas e hidráulicas.
La Superior Izquierda, la cual es utilizada para la determinación de la Altura Crítica con respecto al
ancho (Yc/b), a través de la determinación del parámetro:
La Inferior Derecha, utilizada en la determinación de la Relación entre la Altura Normal y el Ancho
del Canal (Yo/b), a través del parámetro:
𝑄
𝑔 ∙ 𝑏
5
2
𝑄 ∙ 𝑛
𝑆
1
2 ∙ 𝑏
8
3

12. COEFICIENTES DE RUGOSIDAD DE MANNING
Tabla tomada de S.M. Woodward and C. J Posey

13. COEFICIENTE DE RUGOSIDAD CANALES ABIERTOS Y CONDUCCIONES
EVELADAS( MANNING)

16. FACTOR DE SECCION DE FLUJO UNIFORME PARA OBTENER EL
TIRANTE CRITICO.
Al sustituir la ecuación de continuidad Q = 𝐴 ∗ 𝑉 en la ecuación del criterio para flujo crítico
𝑉2
2𝑔
=
𝑑
2
y simplificando se tiene:
Donde Z = A*d , es el factor de sección para el cálculo del flujo crítico.
𝑉 =
𝑄
𝐴
𝑄2
2𝑔𝐴2
=
𝑑
2
𝑄2
𝑔
= 𝑑 ∗ 𝐴2
𝑄
𝑔
= 𝑑 ∗ 𝐴
𝑍 =
𝑄
𝑔

17. La ecuación indica que existe sólo una
profundidad crítica posible para mantener
determinado caudal en un canal
Cuando se fija la profundidad, puede existir
solo un caudal que mantenga un flujo crítico
y que haga crítica la profundidad en una
determinada sección
Es una herramienta muy útil para el cálculo
y el análisis del flujo crítico en un canal
abierto.
FACTOR DE SECCION DE FLUJO UNIFORME PARA
OBTENER EL TIRANTE CRITICO.

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CURVA PARA TIRANTE CRITICO

19. EJERCICIOS DE
APLICACIÓN

20. EJERCICIO 1:
Un canal circular de 0.91 m de diámetro, conduce un gasto de 0.71 m3 /s Determinar el tirante
crítico del flujo.
Datos:
D = 0.91 m
Q = 0.71 m^3/s
g = 9.8 m/s^2 𝑍 =
0.91 𝑚
9.8
𝑚
𝑠2
𝑍 = 0.290
𝑧
𝐷2.5
=
0.290
0.912.5
𝑧
𝐷2.5
= 0.367
𝑍 =
𝑄
𝑔

21. 𝑦𝑐
𝐷
= 0.6
𝑦𝑐 = 0.6 ∗ 𝐷
𝑦𝑐 = 0.6 ∗ 0.91 𝑚
𝑦𝑐 = 0.6 ∗ 0.91 𝑚
𝑦𝑐 = 0.546 𝑚

22. 𝐂𝐚𝐥𝐜𝐮𝐥𝐚𝐫 𝐞𝐥 𝐭𝐢𝐫𝐚𝐧𝐭𝐞 𝐧𝐨𝐫𝐦𝐚𝐥 𝐝𝐞𝐥 𝐟𝐥𝐮𝐣𝐨 𝐝𝐞 𝐮𝐧𝐚 𝐚𝐥𝐜𝐚𝐧𝐭𝐚𝐫𝐢𝐥𝐥𝐚 𝐝𝐞 𝟑𝟔 𝐩𝐮𝐥𝐠𝐚𝐝𝐚𝐬 𝐝𝐞 𝐝𝐢𝐚𝐦𝐞𝐭𝐫𝐨 𝐜𝐨𝐧𝐬𝐭𝐫𝐮𝐢𝐝𝐚 𝐜𝐨𝐧
𝐮𝐧𝐚 𝐒𝟎 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝟔, 𝐜𝐨𝐧 𝐧 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟓 𝐪𝐮𝐞 𝐭𝐫𝐚𝐧𝐬𝐩𝐨𝐫𝐭𝐚 𝐮𝐧 𝐠𝐚𝐬𝐭𝐨 𝐝𝐞 𝟐𝟎
𝐟𝐭𝟑
𝐬
.
𝐷𝑎𝑡𝑜𝑠
𝑄 = 20
𝑓𝑡3
𝑠
𝐷 = 36𝑝𝑢𝑙𝑔 = 3 𝑓𝑡
𝑆0 = 0,0016
𝑛 = 0,015
Solucion
Q ∗ n
1,486 ∗ S
1
2
= AR
2
3
20 ∗ 0,015
1,486 ∗ 0,0016
1
2
= AR
2
3
0,30
0,0594
= AR
2
3
5,04 = AR
2
3
EJERCICIO 2:

23. 𝐶𝑜𝑛 𝑒𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 5,04 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 𝐴𝑅
2
3 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑔𝑢𝑟𝑎 𝑦 𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑐𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎 𝑠𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑧𝑎 𝑢𝑛𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙
𝑎 𝑙𝑎 𝑖𝑧𝑞𝑢𝑖𝑒𝑟𝑑𝑎 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑠𝑒 𝑙𝑒𝑒𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑖𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑚𝑝𝑙𝑜 𝑠𝑒 𝑡𝑖𝑒𝑛𝑒 𝑢𝑛 𝑡𝑖𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒
𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑑𝑛 = 2,16 𝑝𝑖𝑒𝑠
P𝒐𝒓 𝒍𝒐 𝒕𝒂𝒏𝒕𝒐 𝒆𝒍 𝒂𝒓𝒆𝒂 𝒗𝒂𝒍𝒆 𝑨 = 𝟎, 𝟕𝟖𝟓 ∗ 𝑫𝟐
= 𝟎, 𝟕𝟖𝟓 𝟑 𝟐
=
𝟕, 𝟎𝟔 𝒇𝒕
𝑷 = 𝝅 ∗ 𝑫 = 𝟑, 𝟏𝟒𝟏𝟔 𝟑 = 𝟗, 𝟒𝟐 𝒇𝒕
𝑹 =
𝑨
𝑷
=
𝟕, 𝟎𝟔
𝟗, 𝟒𝟐
= 𝟎, 𝟕𝟒𝟗 𝒇𝒕
𝑽𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒏𝒐𝒓𝒎𝒂𝒍 =
𝑸
𝑨
=
𝟐𝟎
𝟕, 𝟎𝟔
= 𝟐, 𝟖𝟑𝟑
𝒇𝒕
𝒔

24. 𝐔𝐧𝐚 𝐚𝐥𝐜𝐚𝐧𝐭𝐚𝐫𝐢𝐥𝐥𝐚 𝐝𝐞 𝟑 𝐩𝐢𝐞𝐬 𝐝𝐞 𝐝𝐢á𝐦𝐞𝐭𝐫𝐨, 𝐜𝐨𝐧 𝐮𝐧𝐚 𝐩𝐞𝐧𝐝𝐢𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐥𝐨𝐧𝐠𝐢𝐭𝐮𝐝𝐢𝐧𝐚𝐥 𝐝𝐞 𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟔 𝐲 𝐧
= 𝟎. 𝟎𝟏𝟓, 𝐜𝐚𝐥𝐜𝐮𝐥𝐚𝐫 𝐞𝐥 𝐭𝐢𝐫𝐚𝐧𝐭𝐞 𝐧𝐨𝐫𝐦𝐚𝐥 𝐝𝐞𝐥 𝐟𝐥𝐮𝐣𝐨 𝐩𝐚𝐫𝐚 𝐮𝐧 𝐠𝐚𝐬𝐭𝐨 𝐝𝐞 𝟏𝟓
𝐟𝐭𝟑
𝐬
.
𝐷𝑎𝑡𝑜𝑠
𝑄 = 15
𝑓𝑡3
𝑠
𝐷 = 3 𝑓𝑡
𝑆0 = 0,0016
𝑛 = 0,015
𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛
𝑄 ∗ 𝑛
1,486 ∗ 𝑆
1
2
= 𝐴𝑅
2
3
15 ∗ 0,015
1,486 ∗ 0,0016
1
2
= 𝐴𝑅
2
3
0,225
0,0594
= 𝐴𝑅
2
3 3,78 = 𝐴𝑅
2
3
EJERCICIO 3:

25. Con el valor de 3,78 entramos a la curva AR
2
3 de la figura y al tocarla se traza una horizontal
a la izquierda donde se leera el valor del tirante norma, para este ejemplo se tiene un tirante
normal dn = 1,70 pies
𝑷𝒐𝒓 𝒍𝒐 𝒕𝒂𝒏𝒕𝒐 𝒆𝒍 𝒂𝒓𝒆𝒂 𝒗𝒂𝒍𝒆 𝑨 = 𝟎, 𝟕𝟖𝟓 ∗ 𝑫𝟐
= 𝟎, 𝟕𝟖𝟓 𝟑 𝟐
= 𝟕, 𝟎𝟔 𝒇𝒕
𝑷 = 𝝅 ∗ 𝑫 = 𝟑, 𝟏𝟒𝟏𝟔 𝟑 = 𝟗, 𝟒𝟐 𝒇𝒕
𝑹 =
𝑨
𝑷
=
𝟕, 𝟎𝟔
𝟗, 𝟒𝟐
= 𝟎, 𝟕𝟒𝟗 𝒇𝒕
𝑽𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒏𝒐𝒓𝒎𝒂𝒍 =
𝑸
𝑨
=
𝟏𝟓
𝟕, 𝟎𝟔
= 𝟐, 𝟏𝟑
𝒇𝒕
𝒔

26. ● 𝑆𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛
𝑄 ∗ 𝑛
1,486 ∗ 𝑆
1
2
= 𝐴𝑅
2
3
15 ∗ 0,015
1,486 ∗ 0,0016
1
2
= 𝐴𝑅
2
3
0,225
0,0594
= 𝐴𝑅
2
3
3,78
𝐷𝑜
8
3
=
𝐴𝑅
2
3
𝐷𝑜
8
3
0,269 =
𝐴𝑅
2
3
𝐷𝑜
8
3
𝑦
𝐷
= 0, 57 𝑦 = 0,57 ∗ 3
y = 1,71 𝑓𝑡

28. Barreiro, M. (2019, 19 marzo). “Diseño de un canal hidráulico de pendiente variable para fines de laboratorio”.
repositorio unesum. http://repositorio.unesum.edu.ec/bitstream/53000/1720/1/UNESUM-ECUADOR-
ING.CIVIL-2019-51.pdf
Contreras, M. (Julio de 1999). Flujo uniforme. Obtenido de Flujo uniforme: https://www.u-
cursos.cl/ingenieria/2010/1/CI4101/1/material_docente/bajar%3Fid_material%3D292985
Correa, C. (2022). kipdf. Obtenido de FLUJO UNIFORME: https://kipdf.com/1-resistencia-al-
flujo_5ac2ff611723dd46f057cc35.html
GA. (25 de Noviembre de 2015). Robert Manning y su fórmula para calcular la velocidad del agua. Obtenido
de https://gyaconstructora.wordpress.com/2015/11/25/robert-manning-y-su-formula-para-calcular-la-
velocidad-del-agua/
Flowers, J. (2019, 19 febrero). Cálculo Del Flujo Crítico. Scribd.
https://es.scribd.com/document/400017314/Calculo-Del-Flujo-Critico
Lozada, A. R. I. (2017, 16 febrero). Repositorio Universidad Técnica de Ambato: Desarrollo de un software para
el cálculo de canales abiertos de flujo uniforme. repositorio uta.
https://repositorio.uta.edu.ec/handle/123456789/24785?locale=en
BIBLIOGRAFÍA