instituto universitario politecnico santiago mariño mecanica de fluidos ii

1. Republica Bolivariana de Venezuela
Instituto Universitario Politécnico
«Santiago Mariño»
Ingeniería Civil
Mecánica de Fluidos II
Prof. Julián Carneiro
Unidad II: Flujo en Canales Abiertos
Realizado por:
Flores Rosemary
C.I.: 25.030.120
Maracaibo, Octubre de 2015

2. El flujo de canales abiertos tiene lugar cuando los
líquidos fluyen por la acción de la gravedad y solo están
parcialmente envueltos por un contorno sólido. En el
flujo de canales abiertos, el líquido que fluye tiene
superficie libre y sobre él no actúa otra presión que la
debida a su propio peso y a la presión atmosférica. El
flujo en canales abiertos también tiene lugar en la
naturaleza, como en ríos, arroyos, etc., si bien en
general, con secciones rectas del cauce irregulares. De
forma artificial, creadas por el hombre, tiene lugar en
los canales, acequias, y canales de desagüe.

4. De acuerdo con su origen un canal puede ser natural o artificial.
Los canales NATURALES influyen todos los tipos de agua que existen de manera
natural en la tierra, lo cuales varían en tamaño desde pequeños arroyuelos en
zonas montañosas hasta quebradas, arroyos, ríos pequeños y grandes, y
estuarios de mareas. 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. En algunos casos pueden hacerse suposiciones empíricas
razonablemente consistente en las observaciones y experiencias reales, de tal
modo que las condiciones de flujo en estos canales se vuelvan manejables
mediante tratamiento analítico de la hidráulica teórica.

5. Los canales ARTIFICIALES son aquellos construidos o desarrollados mediante el
esfuerzo humano: canales de navegación, canales de centrales hidroeléctricas,
canales y canaletas de irrigación, cunetas de drenaje, vertederos, canales de
desborde, canaletas de madera, cunetas a lo largo de carreteras etc..., así como
canales de modelos de laboratorio con propósitos experimentales las
propiedades hidráulicas de estos canales pueden ser controladas hasta un nivel
deseado o diseñadas para cumplir unos requisitos determinados.
La aplicación de las teorías hidráulicas a canales artificiales producirán, por
tanto, resultados bastantes similares a las condiciones reales y, por
consiguiente, son razonablemente exactos para propósitos prácticos de diseños.

6. El flujo en canales abierto puede clasificarse en muchos tipos y distribuirse de
diferentes maneras. La siguiente clasificación se hace de acuerdo con el
cambio en la profundidad del flujo con respecto al tiempo y al espacio.
Flujo
Permanente
• Es permanente
si la
profundidad
del flujo no
cambia o
puede
suponerse
constante
durante un
intervalo de
tiempo.
Flujo no
Permanente
• Es no
permanente si
la profundidad
cambia con el
tiempo, es
decir, los
parámetros
cambian con
respecto al
tiempo
Flujo Uniforme
• El flujo es
uniforme si los
parámetros no
cambian con
respecto al
espacio, es
decir, en
cualquier
sección del
canal los
elementos
permanecen
constantes
Flujo Variado
• Si los
parámetros
varían de una
sección a otra
el flujo se le
llama no
uniforme o
variado

7. Sección
trapezoidal:
Se usa siempre en
canales de tierra y
canales revestidos
Sección
Rectangular:
Se emplea para
acueductos de
madera, para
canales excavados
en rocas y para
canales revestidos
Sección
Triangular:
Se usa para
cunetas revestidas
en las carreteras,
en canales de
tierra pequeños y
como
alcantarillado de
las carreteras
Sección
Parabólica:
Se emplea a veces
para canales
revestidos y es la
forma que toman
aproximadamente
muchos canales
naturales y canales
de tierra viejos

9. El Diseño de un caudal implica darle valor numérico a los siguientes datos:
• Q= Caudal en m3/s
• v= Velocidad media del agua en m/s
• S= pendiente en m/m
• n= Coeficiente de rugosidad
• Z= Talud
• b= ancho de la solera en m
• y= tirante en m
• A= Area hidraulica en m2
• H= profundidad total desde la corona al fondo del canal en m

10. La dimensión característica de los
canales abiertos es el radio hidráulico,
definido como la relación del área
transversal neta de una corriente al
perímetro mojado de la sección. Es decir:
𝑹 =
𝑨
𝑷𝑴
=
Á𝒓𝒆𝒂
𝑷𝒆𝒓í𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐 𝒎𝒐𝒋𝒂𝒅𝒐

11. Al perímetro mojado se le
define como la suma de la
longitud de las fronteras
solidas de la sección que
entran en contacto con el
fluido (es decir, éste las moja).

12. • Conservación de la masa:
La masa que entra al volumen es igual a la que sale
• Conservación de la energía:
La energía por unidad de peso en cualquier punto es la suma de

15. El resalto o salto hidráulico es un fenómeno local, que se presenta en el flujo
rápidamente variado, el cual va siempre acompañado por un aumento súbito del tirante
y una pérdida de energía bastante considerable (disipada principalmente como calor),
en un tramo relativamente corto. Ocurre en el paso brusco de régimen supercrítico
(rápido) a régimen subcrítico (lento), es decir, en el resalto hidráulico el tirante, en un
corto tramo, cambia de un valor inferior al crítico a otro superior a este.