Flujo gradualmente variado

1. PRESENTADO POR:
- PAUCAR RAMOS GABRIEL YHOURNALD

2. La perdida de altura en una sección es igual que la de un flujo uniforme
con las mismas características de velocidad y radio hidráulico
La pendiente del canal es pequeña <10%
El canal es prismático, es decir tiene alineamiento y forma
constante
La distribución de velocidad en la sección del canal es constante
Los coeficientes de distribución de la velocidad y el de rugosidad son
constantes en el tramo considerado.
H
I
P
Ó
T
E
S
I
S

3. Una variación en la pendiente del fondo del
canal
Un estrechamiento gradual en la sección del
canal
Una ampliación gradual en la sección del canal
Una derivación del caudal, manteniendo la
sección
Una aumento del caudal, manteniendo la
sección

4. CLASIFICACIÓN:
Se presenta cuando la velocidad del flujo disminuye, y por
ende aumenta el tirante en el sentido de la corriente
Algunas causas que retardan el flujo son: disminución
brusca de la pendiente del canal; interposición de
obstáculos en el lecho del canal como vertedores, presas,
compuertas de control.
Para condiciones iníciales de flujo uniforme lento, se tendrá
flujo gradualmente variado.

5. CLASIFICACIÓN:
Se presenta cuando la velocidad
del flujo aumenta, y por ende el
tirante del agua disminuye en el
sentido de la corriente
Ocurre cuando la pendiente del
canal aumenta bruscamente o
cuando existe una caída vertical

6. ECUACIÓN DINÁMICA

7. ECUACIÓN DINÁMICA

8. ECUACIÓN DINÁMICA

9. ECUACIÓN DINÁMICA

10. PROBLEMA #4
Un canal trapezoidal de talud 1.5, ancho de solera 1.5 m., coeficiente de
rugosidad 0.014 y con una pendiente del 0.0009 conduce un caudal de 1.8 m3/s.
en cierta sección debido a la topografía adopta una pendiente del 0.01 calcular
el perfil del flujo en el tramo de menor pendiente, desde la sección aguas arriba
donde el tirante es 1% menor que el tirante normal.
𝑦1 = 𝑦𝑐 = 0.4505
𝑦2 = 0.99𝑦𝑛 = 0.6206

11. El flujo especialmente (gradualmente) variado, como
se definió antes, tiene un caudal no uniforme como
resultado de la adición o disminución de agua a lo
largo del curso del flujo, por lo que causa
perturbaciones en el contenido de energía o de
momentum del flujo
El comportamiento hidráulico de un flujo
espacialmente variado es más complicado que el de
un flujo con caudal constante.
El comportamiento hidráulico del flujo espacialmente
variado con caudal creciente es diferente del flujo con
caudal decreciente, por lo que se estudiarán por
separado los dos tipos de flujo
Desde un punto de vista práctico, la alta pérdida de
energía hace que los canales diseñados para flujo
espacialmente variado sean hidráulicamente ineficientes,
pero algunas veces las circunstancias físicas hacen que el
uso de estas estructuras sea más conveniente.

12. CLASIFICACIÓN
En este tipo de
flujo la pérdida
de energía se
debe a la mezcla
turbulenta del
agua agregada y
del agua que
fluye a través
del canal.
Para medir la
perdida se lo hace
con un modelado.
Debido al resultado
de pérdidas altas e
inciertas la ecuación
de momentum es
más conveniente
para la solución de
este problema que la
ecuación de energía.
Una forma correcta de la
ecuación diferencial
fundamental para flujo
espacialmente variado con
caudal creciente, fue
establecida por primera vez
por Hinds para el diseño de
vertederos de canal lateral y
son aplicables a cualquier
canal, prismático y no
prismático

13. ECUACIÓN DINÁMICA

14. CLASIFICACIÓN: Es una desviación de
flujo donde el agua
desviada no afecta la
altura de energía
Este concepto ha sido verificado
mediante teoría y experimentos.
Por consiguiente, se encontrará
que el uso de la ecuación de
energía es más conveniente para
resolver este problema
La teoría del flujo espacialmente variado con caudal
decreciente tal vez fue empleada por primera vez en
el diseño de vertederos laterales o vertederos de
pared delgada laterales.

15. CLASIFICACIÓN
El flujo es unidireccional. En realidad, existen corrientes transversales fuertes en forma de
flujo espiral, en particular en canales de vertederos laterales. Los efectos de estas corrientes
y su acompañante “turbulencia” no pueden evaluarse con facilidad, pero se incluirán en los
cálculos si se utiliza el principio de momentum. El desnivel lateral de la superficie de agua,
como resultado de las corrientes transversales, puede ignorarse.
La distribución de velocidades a través de la sección del canal es constante y uniforme,
es decir, los coeficientes de distribución de velocidades se toman iguales a la unidad. Sin
embargo, pueden introducirse valores apropiados para los coeficientes, si es necesario.
La presión en el flujo es hidrostática, es decir, el flujo es rectilíneo. Sin embargo, el flujo a la
salida puede ser curvilíneo y puede desviarse sustancialmente de la suposición de flujo
paralelo si ocurre una caída hidráulica. En tales casos, pueden introducirse valores
apropiados para los coeficientes de distribución de presiones, si es necesario.
H
I
P
Ó
T
E
S
I
S

16. CLASIFICACIÓN
La pendiente del canal es relativamente pequeña, entonces sus
efectos en la altura de presión y en la fuerza en las secciones del
canal son insignificantes. Sí la pendiente es apreciable, pueden
aplicarse correcciones para estos efectos.
Se utiliza la ecuación de Manning para evaluar las pérdidas por
fricción debidas al esfuerzo cortante desarrollado a lo largo de
las paredes del canal.
El efecto de atrapamiento de aire es insignificante. Sin embargo,
puede aplicarse una corrección al resultado calculado cuando sea
necesario.
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P
Ó
T
E
S
I
S

17. ECUACIÓN DINÁMICA

18. ECUACIÓN DINÁMICA