Aplicaciones de flujo permanente hidraulica ii (3)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE
CAJAMARCA
TEMA: Aplicaciones de Flujo permanente
Rápidamente variado
DOCENTE: Ing. Ravines Azañero, Irene del Rosario
ALUMNOS:
 DE LA CRUZ, Leonardo Jose
 MEZA POLO, Cesar Eduardo
 GUERRO SOBERON, Richar
 VALQUI PEREZ, Guillermo
 VILLANUEVA HERRERA, Ancelmo

Los aspectos físicos del flujo serán
interpretados de acuerdo a los principios
de energía y momentum y geometría ,
algunas veces mediante análisis
dimensional, se aplica los siguientes
contenidos:
 Vertederos.
 Resalto hidráulico.
 Canales con alineamiento no lineales
 Canales con secciones no prismáticas.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
Facultad: INGENIERÍA
Escuela académico profesional: INGENIERÍA HIDRAULICA
Aplicaciones flujo Permanente
Rápidamente Variado
Quebrada Rachichuela, cuenca del
río La Leche, Lambayeque, Perú.

Vertederos
Un vertedero es un dique o pared que
presenta una escotadura de
forma regular, a través de la cual fluye una
corriente líquida.
El vertedero hidráulico o aliviadero es una
estructura hidráulica destinada a propiciar el pase, libre o
controlado, del agua en los escurrimientos superficiales,
siendo el aliviadero en exclusiva para el desagüe y no para la
medición.
Imagen de vertedero en canal de
tierra- Celendín Cajamarca
fuente: Ven Te Chow

Vertederos de cresta delgada
Son construidos de una hoja de metal, de otro material de
pequeño espesor o de madera biselada, de tal manera
que el chorro salte con libertad conforme deja la cara
aguas arriba del vertedero.
• Debe haber una poza de amortiguación o un canal de
acceso aguas arriba para calmar cualquier turbulencia y
lograr que el agua se acerque al vertedero lenta y
suavemente.
• El vertedero debe tener el extremo agudo del lado aguas
arriba para que la corriente fluya libremente.
Fuente: vertedero localizado en Medellín -Colombia
Fuente: ven te chow

Vertederos con rebose
En este tipo ocurre una aireación insuficiente por debajo de
la napa ocurre con frecuencia en vertederos de rebose. Esto
indica una reducción de la presión por debajo de la napa
debido a la remoción de aire hecha por el chorro que cae.
Esta reducción de presión causara efectos no deseados
como:
 Incremento en la diferencia de presión
 Cambio en la forma de la napa
 Incremento de caudal y acompañado de
fluctuaciones o pulsaciones de la napa.
 Comportamiento inestable del modelo hidráulico.
Presa de Kariba en Zambia (Fuente. Wikipedia)
Ven te chow

Vertederos con compuertas.
De doble compuerta , la coronación del vertedero
va unida a una chapa que puede deslizarse por
detrás de una compuerta de fondo o de una
pared fija.
De compuerta, adosado a un salto de agua, la coronación
del vertedero , esta montada por detrás de la pared
vertical de un salto, en la solera del canal.
Fuente: canal ubicado marcabal la
libertad
Imagen de un canal de regadío-baños del inca
Cajamarca

7
Vertederos en salto de esquí
Este tipo de vertedero la salida se diseña en forma de un
labio grande especial o cubeta, la cual lanza el chorro
completo de flujo al aire .
Parte de la energía del chorro se disipa en el aire, pero en
cualquier caso este cae nuevamente en el rio a una distancia
segura de la presa
En este diseño la placa del fondo del vertedero es también el
techo de la casa de maquinas.
La placa se reforzó en extremo para tener encuentra las
grandes cargas debidas a la presión centrifuga del chorro
que actúa a la salida del vertedero
Presa de Kariba en Zambia
Fuente: ven te chow

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Los vertederos de cresta delgada están sumergidos
cuando la profundidad de aguas abajo es mayor que la
altura de la cresta. Debido a que el flujo sumergido a
menudo es inestable, y tiene perturbaciones
superficiales considerables aguas abajo, estos vertederos
no son satisfactorios para mediciones precisas de flujo.
Los estudios sobre estos vertederos de cresta redondeada
sumergidos son útiles, sin embargo, debido que dan
información necesaria para el diseño de presas de rebose
bajas , las cuales pueden estar sujetas a sumergencia.
Vertederos de rebose sumergidos
Fuente: vertedero localizado en
buenos aires - argentina
Fuente: vertedero localizado
sudafrica

Es un fenómeno local, de flujo rápidamente
variado, el cual va siempre acompañado por
un aumento súbito del tirante y una pérdida
de energía bastante considerable, en un
tramo relativamente corto.
se genera cuando una corriente supercrítica, es
decir, rápida y poco profunda, cambia
súbitamente a subcrítica, esto es, se vuelve una
corriente lenta y profunda.
Fuente: ven te chow
Fuente: imagen de un resalto en la
localidad chenwat - holanda

Resalto en canales rectangulares horizontales
Resalto en canales rectangulares Para un
flujo supercrítico en un canal rectangular
horizontal, la energía del flujo se disipa a
través de la resistencia friccional a lo largo
del canal.
Dando como resultado:
• descenso en la velocidad.
• incremento en la profundidad en la
dirección del flujo
Fuente: ven te chow
Fuente: resalto rectangular
localizado en Virú -la libertad

Resalto con disipador de Energía
El resalto hidráulico utilizado como disipador de
energía a menudo se confina parcial o totalmente en un
tramo del canal que se conoce como cuenco de
disipación, cuyo fondo se recubre para resistir la
socavación.
Existen distintos tipos de disipadores entre los
que se pueden citar:
1.El pozo amortiguador
2.El estanque amortiguador
3.De bloques de impacto
4.La cubeta deflectora
5.Válvula cónica o de chorro hueco
6.Solera dentada
7.El trampolín
Fuente: máximo Villon
Fuente: Wikipedia-resalto disipador
de energía localizado en Bogotá -
Colombia

Estos se suelen colocar al final del canal de
entrada.
Su función es reducir la longitud del resalto y
controlar la socavación para canales largos
diseñados para altas velocidades.
Resalto mediante obstáculos
Este tipo de resalto se puede controlar a
través de diferentes obstáculos con distintos
diseños.
El control del resalto para evitar el
desplazamiento a lo largo del canal
propuesto es losa con remate dentado.
Resalto en canal localizado en Haití
Fuente: máximo Villon- hidráulica de
canales

El control del resalto mediante obstáculos es útil
si la profundidad de las aguas abajo es menor
que la profundidad secuente para un resalto
normal, pero si la primera es mayor que la
segunda, debe utilizarse una caída en el piso del
canal para asegurar un resalto.
Resalto mediante caída abrupta
Por lo general esta condición ocurre a la salida
de la expansión con flujo supercrítico.
Presa localizada en china
Presa localizada en china

Cuenco Disipador
El principio del cuenco disipador también se aplica
al diseño de una caída de canal (o descenso de
canal), la cual es una estructura construida para
asegurar un descenso en la superficie del agua de
un canal y una destrucción segura de la energía
liberada de esta manera.
El control del resalto mediante obstáculos es
útil si la profundidad de aguas abajo es menor
que la profundidad secuente para un resalto
normal, pero si la primera es mayor que la
segunda, debe utilizarse una caída en el piso
del canal para asegurar un resalto.
Cuenco localizado en la región la
libertad
Fuente: ven te chow

Resalto en vertederos de caída recta
Estas estructuras son utilizadas en muchas presas de almacenamiento,
estructura ubicada en canales de descarga muy anchos y con cargas
hidráulicas altas
La mayor importancia en el diseño es la profundidad aguas abajo de la presa,
o la fuerza de impacto en la cuenca que amortigua a los pies de la presa.
Resalto localizado en china

Resalto en canales inclinados
El canal va a tener una ligera pendiente. Como consecuencia de ello, se tendrían que dar unas
nociones sobre resalto en canales inclinados.
Para tener las condiciones de resalto en canales inclinados, la pendiente debe estar entre un 5% y
un 30%, que es bastante más elevada de la que va a poseer dicho canal.
Resalto localizado en honduras
Fuente: ven te chow

Resalto oblicuo.
El frente del salto hidráulico en el flujo
asimétrico no es perpendicular a la dirección
del flujo. Desde el punto F , el frente del salto
se inclina respecto al eje del canal y el nivel
del agua alcanza un tirante máximo en un lado
del canal y más bajo en el lado opuesto.
Aguas abajo de esa sección, el nivel del agua se vuelve casi
uniforme en la sección transversal.
En el lado donde el tirante del agua es máximo, el agua viaja
en la dirección hacia aguas abajo, mientras que en lado
opuesto el flujo se invierte, es decir, viaja hacia aguas arriba
formando una corriente de recirculación.
Fuente máximo Villon- hidráulica de
canales
Fuente: ven te chow

CANALES CON
ALINIAMIENTOS NO
LINIALES

Canal no lineal localizado en
cumbe- Cajamarca
Tipo de canal no lineal
En estas imágenes se aprecia un tipo
de canal con alineamiento no lineales
del Cumbe Mayo (Cajamarca)
Canal no lineal localizado en
cumbe- Cajamarca

Canal de Miguel Checa
FUENTE: Proyecto Especial Chira Piura

canales no lineales que depende de la topografía del terreno
Fuente: canales localizados en Panamá (Wikipedia)

APLICACIONES FLUJO
PERMANENTE RAPIDAMENTE
VARIADO
CANALES CON SECCIONES NO PRISMATICAS
• TRANSICIONES SUBITAS
• CONSTRICCIONES
• ALCANTARILLAS
• OBSTRUCCIONES
• FLUJO EN PILARES DE PUENTE
• FLUJO EN REJILLAS
• COMPUERTAS DE BLUJO POR DEBAJO
• CONFLUENCIA DE CANALES

TRANSICIONES SUBITAS
Son aquellas estructuras
hidráulicas mediante las
cuales se realizan cambios,
horizontales y verticales, en
las secciones transversales de
los conductos o canales.
Las transiciones se diseñan tanto a la entrada
como a la salida de diferentes estructuras tales
como: tomas, rápidas, caídas, desarenadores,
puentes canal, alcantarillas, sifones invertidos,
etc.
Imagen de transición del canal
huacracoch - Mantaro
Imagen de transición del canal
huacracoch - Mantaro

CONSTRICCIONES
En el canal ocurre una
elevación gradual del fondo
sobre un umbral
O un estrechamiento gradual
o ambas situaciones.
Fuente: máximo Villon- hidráulica de canales Fuente: ven te chow
Fuente: canal del río La Leche,
Lambayeque, Perú.

ALCANTARILLAS
son estructuras de cruce, que
sirven para conducir agua de
un canal o un dren por debajo
de un camino u otro canal.
Son ductos que permiten el
paso del agua de un lado a otro
de la vía.
pueden tener forma circular, rectangular o
elíptica. Las alcantarillas pueden
prefabricarse o construirse en el sitio, a
criterio del encargado. Por lo general,
aquellas construidas en el sitio tienen
forma cuadrada o rectangular, mientras
que las prefabricadas son circulares o
elípticas.
Alcantarilla del Cañón Yogurt, en la
frontera internacional
entre California, EE.UU. y Baja
California, México.
Alcantarilla del canal de combayo-
encañada - Cajamarca

OBSTRUCCIONES
al aparecer obstáculos en los canales
hidráulicos, estos necesariamente
deben seres estudiados como
estructuras hidráulicas, las cuales
interaccionan con el fluido en
cuestión.
Estas interacciones pueden
derivar en fenómenos
deseados o no como serian los
resaltos hidráulicos, vórtices y
socavación.
OBSTRUCCIONES localizadas en,
Cañada Joe Bill, Tecate, Baja California, México.

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