calculo de flujo gradualmente variado en hidráulica de canales

1. Cálculo del flujo gradualmente variado: método del paso directo
Este es un método sencillo, aplicable a canales prismáticos. Divide el
canal en tramos cortos y desarrolla los cálculos para cada sección
comenzando por una conocida (la sección de control por ejemplo). Si el
flujo es subcrítico los cálculos se inician desde aguas abajo y se
desarrollan hacia aguas arriba y si es supercrítico se parte de aguas
arriba continuándose hacia aguas abajo.
Tomando un tramo corto del canal, como lo ilustra la figura 4, se cumple
que
(9)
Figura 4. Tramo del canal para la deducción de los métodos de
paso.

2. Definida la energía específica (E) como
(10)
Reemplazando (9) en (10) y despejando :
(11)
La pendiente de la línea de energía en una sección puede calcularse
según Manning,
(12)
y la pendiente de la línea de energía en un tramo se obtiene como
(13)
Procedimiento de cálculo
1. Conocidos Q, b, y Y en la sección de control, se calcula la
velocidad v, la cabeza de velocidad y la energía
específica
2. Se calcula la pendiente de la línea de energía (Sf) según la
ecuación (12).
3. Se asume una profundidad según el perfil de flujo que se
presenta; se obtienen los valores de E y Sf para la sección con esta
profundidad.
4. Se calcula 1, entre estas dos secciones y con la
ecuación (13); con estos resultados se halla según la ecuación

3. (11). Así se conoce la localización de la sección a lo largo del
canal.
5. Se vuelve al paso 3.
Para ordenar los cálculos se puede utilizar una hoja de cálculo
como mpd_2001.zip (21 kb)
El HEC recomienda el siguente criterio para determinar la pendiente promedia
entre dos secciones:
Tipo de Perfil
¿Es la pendiente de
fricción en la sección
actual mayor que la
pendiente de fricción
en la sección
anterior?
Promedio utilizado Ecuación
Subcrítico (M1, S1) Si Aritmético
Subcrítico (M2) No Armónico
Supercrítico (S2) Si Aritmético
Supercrítico (M3, S3) No Geométrico