Humberto Dugarte

1. Integrante: Humberto Dugarte
C.I.: 19.015.144

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, consecuciones rectas del
cauce irregulares. De forma artificial, creadas por el hombre, tiene
lugar en los canales, acequias, y canales de desagüe. En la mayoría
de los casos. Los canales tienen secciones rectas regulares y suelen
ser rectangulares, triangulares o trapezoidales. También tienen
lugar el flujo de canales abiertos en el caso de conductos cerrados,
como tuberías de sección recta circular cuando el flujo no es a
conducto lleno.

3.  El conocimiento empírico del funcionamiento de los canales se
remonta a varios milenios. En la antigua Mesopotamia se
usaban canales de riego, en la Roma Imperial se abastecían de
agua a través de canales construidos sobre inmensos
acueductos, y los habitantes del antiguo Perú construyeron en
algunos lugares de los Andes canales que aún funcionan ,
Claro es el Ejemplo de los canales de Cumbe Mayo , el centro
hidráulico más importante de los Andes El conocimiento y
estudio sistemático de los canales se remonta al siglo XVIII,
con Chézy, Bazin y otros.
 Heródoto cuenta que los cnidios pueblos de la Caria en Asia
menor emprendieron cortar el istmo que une la isla de Cnido
al continente: pero abandonaron este trabajo por mandato de
un oráculo.

4.  En un canal abierto del flujo en un ducto cerrado. En el canal existe
una superficie libre la cual se encuentra a una presión constante.
 La implicancia fundamental de esta característica es que el
movimiento del fluido se origina en el peso del fluido (fuerza
gravitatoria) y no la existencia o no de una diferencia de
presiones, como es el caso de un ducto cerrado. La
distribución de presiones en un canal abierto es por lo general
hidroestática, es decir, depende solo de la profundidad del
fluido. Las otras fuerzas de importancia en el estudio de
canales abiertos, son la fuerza de inercia y la fuerza
originada por la fricción.

5.  Clases de canales abiertos. Un canal abierto es un conducto en el cual el
agua, fluye con una superficie libre. 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.

6.  En hidráulica se sabe que la energía total del agua en
metros-kilogramos por kilogramos de cualquier línea
de corriente que pasa a través de una sección de
canal puede expresarse como la altura total en pies
de agua, que es igual a la suma de la elevación por
encima del nivel de referencia, la altura de presión y
la altura de velocidad.

7.  La energía específica en la sección de un canal se define
como la energía por peso de agua en cualquier sección de
un canal medida con respecto al fondo del mismo.
 La energía específica de una sección de un canal puede ser
expresada como:
Donde:
• d= profundidad a partir de la superficie libre del
líquido o espejo (SSL) hasta la plantilla o fondo del
canal.
• O= ángulo medido a partir de la pendiente del canal
respecto a la horizontal.

8. donde:
H = Energía total por unidad de peso.
E = Energía específica del flujo, o energía medida con respecto al fondo del canal.
V = velocidad del fluido en la sección considerada.
y = presión hidrostática en el fondo o la altura de la lámina de agua.
g = aceleración gravitatoria.
z = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.
alpha = coeficiente que compensa la diferencia de velocidad de cada una de las líneas de flujo
también conocido como el coeficiente de Coriolis.
 La energía específica de una sección de un canal con pendiente
pequeña (θ≈0) puede ser expresada como:
 Por tanto, la energía total de una sección de un canal (con z≠0),
puede expresarse como:

9. La línea que representa la elevación de la carga total del flujo se llama
"línea de energía" . La pendiente de esta línea se define como el
"gradiente de energía".
De acuerdo al principio de la conservación de la energía, la energía total
de una sección (A) deberá ser igual a la energía total en una sección (B),
aguas abajo, más las perdidas de energía entre las dos secciones (hf),
para canales con una pendiente pequeña.
Esta ecuación se llama ecuación de la energía

10.  Cuando:
y
Es la ecuación de Bernoulli

11.  Un canal con una sección transversal invariable y una pendiente de fondo
constante se conoce como canal prismático. De otra manera, el canal es no
prismático; un ejemplo es un vertedero de ancho variable y alineamiento curvo. Al
menos que se indique específicamente los canales descritos son prismáticos.
 El trapecio es la forma mas común para canales con bancas en tierra sin
recubrimiento, debido a que proveen las pendientes necesarias para la
estabilidad.
 El rectángulo y el triangulo son casos especiales del trapecio. Debido a que el
rectángulo tiene lados verticales, por lo general se utiliza para canales construidos
para materiales estables, como mampostería, roca, metal o madera. La sección
transversal solo se utiliza para pequeñas asqueas, cunetas o a lo largo de carreteras
y trabajos de laboratorio. El círculo es la sección más común para alcantarillados y
alcantarillas de tamaño pequeño y mediano.

12.  Se dice que un flujo es uniforme cuando su velocidad del flujo en la
profundidades constante. En el diseño de canales abiertos seria
ideal que se tuvieran flujos uniformes por que se tendría un canal
con una altura constante. Se le llama profundidad normal (Yn) a la
profundidad del flujo en flujos uniformes y velocidad de flujo
uniforme V a la velocidad promedio del flujo. Para que el flujo
permanezca uniforme es necesario tener una pendiente, las sección
transversal y su rugosidad en la superficie no presente ningún
cambio y si la pendiente del fondo aumentase y a su vez aumentase
la velocidad inmediatamente disminuirá su profundidad

13.  Observaciones hechas en canales muy anchos han mostrado que
la distribución de velocidades en la distribución central en
esencial es la misma que existiría en un canal rectangular de
ancho infinito. En otras palabras bajo esta condición, los lados
del canal no tienen prácticamente ninguna influencia en la
distribución de velocidades en la distribución central y, por
consiguiente el flujo en esta región central puede considerarse
como bidimensional en el análisis hidráulico. LA MEDICION DE LA
VELOCIDAD: la sección transversal del canal se divide en franjas
verticales por medio de un numero de verticales sucesivas y las
velocidades medias en las verticales se determinan midiendo las
velocidades a 0.6 de la profundidad en cada vertical o tomando
las verticales promedio a 0.2 y a 0.8 de la profundidad cuando se
requieren resultados mas confiables.

16.  Flujo uniforme. El flujo uniforme, es aquel que tomando como criterio el
espacio, las características hidráulicas no cambian entre dos secciones
separadas una distancia “X”, es decir: (dv/dx)=0
 Flujo no uniforme. Es aquel en el cual las características hidráulicas cambian
entre dos secciones, es decir: (dv/dx) ≠ 0
 Flujo permanente. Es aquel en el que tomando como criterio el tiempo, las
características hidráulicas permanecen constantes, es decir: (dv/dt) =0
 Flujo no permanente. Flujo en el cual las características hidráulicas cambian
en el tiempo(figura 6), es decir:(dv/dt) ≠ 0
 Flujo permanente. Es aquel en el que tomando como criterio el tiempo, las
características hidráulicas permanecen constantes, es decir: (dv/dt) =0
 Flujo no permanente. Flujo en el cual las características hidráulicas cambian
en el tiempo(figura 6), es decir: (dv/dt) ≠ 0