El documento trata sobre estudios de flujo en canales. Explica que el flujo crítico depende de la geometría de la sección del canal y ocurre cuando el caudal es máximo para una energía dada. También describe los diferentes tipos de resalto hidráulico que pueden ocurrir dependiendo del número de Froude, y las ecuaciones para calcular la velocidad de flujo uniforme como las de Manning, Chezy y Darcy-Weisbach. Además, analiza factores que afectan la rugosidad como el tamaño de grano y

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
¨SANTIAGO MARIÑO¨
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA
UNIDAD CURRICULAR: MECANICA DE FLUIDOS II
ESTUDIOS DE FLUJOS EN CANALES
INTEGRANTE
Pablo Emilio Colmenares CI: 16.419.318
AGOSTO 2017

2. ESTUDIO DE FLUJO CRITICO
Los análisis sobre el estado critico de flujo se han referido
principalmente a una sección particular de canal, conocida
como sección critica. Si el estado critico del flujo existe a través
de toda la longitud del canal o a lo largo de un tramo de este, el
flujo en el canal es un flujo critico. La profundidad del flujo
critico depende de los elementos geométricos de la sección de
canal cuando el caudal es constante

3. ESTUDIO DE FLUJO CRITICO
El estado critico del flujo a través de una sección de canal se caracteriza por varias condiciones.
El caudal es máximo para una determinada energía especifica.
La fuerza especifica es mínima para un caudal determinado.
El numero de froude es igual a la unidad.
La energía especifica es mínima para un caudal determinado
La altura de velocidad es igual a la mitad de la profundidad hidráulica en un canal de baja pendiente.
La velocidad de flujo en un canal de baja pendiente con distribución uniforme de velocidad es igual a la aceleración
de pequeñas ondas gravitacionales en aguas poco profundas

4. RESALTO HIDRÁULICO
Al principio, la teoría del resalto se desarrolla
correspondiente a canales horizontales o ligeramente
inclinados en los que el peso del agua dentro del resalto tiene
muy poco efecto sobre su comportamiento y por consiguiente,
no se considera en el análisis,. Sin embargo, los resultados
obtenidos de este modo pueden aplicarse a la mayor parte de
los canales encontrados en problemas de ingeniera. Para
canales.

5. RESALTO HIDRÁULICO
Aplicaciones de resalto hidráulico, son utilizadas:
Mantener un nivel de
agua en el canal
irrigación o de
cualquier estructura
para distribución de
agua
Aumentar el caudal por
debajo de una compuerta
deslizante manteniendo la
profundidad del agua
Disipar la energía que
fluye sobre la
estructura hidráulica
Remover bolsas de aire
las lineas de
suministros de agua y
prevenir el
taponamiento por aireMezclar
químicos
utilizados para
purificar el agua
Incrementar el peso
del agua sobre una
obra de mampostería
y reducir la presión
Airear el agua en
sistema de
suministro
urbanos
Para indicar
condiciones del
flujos

6. los resaltos hidráulicos en fondos horizontales se clasifican en varias clase. De acuerdo a los estudios realizados por U.S.
Bureau of Reclamation se clasifican según el numero de froude
Para F1= 1, el flujo es critico y por consiguiente no se forma resalto
•
Para F1 = 1.7 a 2.5 se desarrolla una serie de remolinos sobre la superficie del resalto
Para F1= 2.5 a 4.5, existe un chorro oscilante que entra desde el fondo del resalto hasta la superficie y se devuelve sin ninguna
periodicidad
Para F1= 4.5 a 9 la extremidad de aguas abajo del remolino superficial y el punto sobre el cual el chorro de alta velocidad tiende
a dejar el flujo ocurren en la misma sección vertical
Para F1= 9.0 y mayores el chorro de alta velocidad choca con paquetes de agua intermitentes que corren hacia aguas abajo
Para F1= 1 a 1,7 la superficie del agua muestra ondulaciones y se presenta el resalto ondulante
•
CLASIFICACION DE RESALTO

7. CLASIFICACION DE RESALTOS
GRAFICAS

8. ESTUDIOS DE FLUJO UNIFORME EN CANALES
En un canal de sección constante, la fuerza externa es debida únicamente a la fricción contra el lecho o contra la atmosfera, no
existe componente del empuje normal al lecho en la dirección paralela al flujo. La ecuación dice que en un canal de sección
constante, la fuerza especifica es constante; es decir, Mi= Mf, cuando la fuerzas viscosa y motriz son iguales entre si :
𝑭Ʈ
𝜸
∀𝒔𝒆𝒏𝜽
Hecho que conduce a las ecuaciones de flujo uniforme en un canal con las formas propuestas por chezy o por Darcy-Weisbach, con
independencia del estado de flujo que se establezca: normal supercrítico, normal critico o normal subcritico.

9. ECUACIONES DE MANING, CHEZY Y BEZIN
MANNING
BEZIN
CHEZY
C=
87
1+𝑚/√𝑅
m= parámetro que depende de la
rugosidad de la pared
R= radio hidráulico
En 1769 el Ing. Antoine
Chezy desarrolla la
primera ecuación de flujo
uniforme, la famosa
ecuación de Chezy.
V= C 𝑹𝑺
V= Velocidad
R= Radio hidráulico
S= Pendiente de energía
C= Factor de resistencia al flujo
En 1889 el Ing. Robert
Manning presenta la
ecuación, la cual se
modifico hasta su
conocida forma.
V=
𝟏.𝟒𝟗
𝒏
𝑹 𝟐/𝟑
𝑺 𝟏/𝟐
V= Velocidad
R= Radio hidráulico
S= Pendiente de energía
n= Coheficiente de rugacidad de
Manning
Se utiliza en a determinación
de la velocidad media en un
canal abierto y en
consecuencia, permite calcular
el caudal utilizando la
ecuación de chezy

10. RUGOSIDAD
No es raro que los ingenieros piensen que un canal tiene un valor único de n para todas las ocasiones. En realidad, el valor de
n es muy variable y depende de un cierto numero de factores. Para seleccionar un valor de n apropiado para diferentes
condiciones de diseño, resulta muy útil tener un conocimiento básico de estos factores. Los factores que ejercen la mayor
influencia sobre el coeficiente de rugosidad tanto como en canales artificiales como en canales naturales, están hasta cierto
punto inter relacionados por tanto, la discusión de uno de los factores se pueden repetirse en conexión con otros.
• Rugosidad superficial: esta se representa por el tamaño y las forma del material que forman el perimetro mojado y que
producen un efecto retardador del flujo. Por lo general este se considera como el único factor para la selección de un
coeficiente de rugosidad, pero en realidad es solo uno de varios factores principales. En general granos finos dan como
resultados un valor relativamente bajo de n y granos gruesos un valor alto de n.
•Vegetación: esta puede considerarse una clase de rugosidad superficial, pero también reduce de manera notable la capacidad
del canal y retarda el flujo . Este efecto depende por completo por la altura, la densidad, la distribución y del tipo de
vegetación y es muy importante en el diseño de pequeños canales de drenajes.

11. ASPECTOS A TOMAR EN CUENTA EN EL ESTUDIO DE RUGOSIDAD
El valor mínimo de n que debe utilizarse para el diseño de canales de drenaje es de 0.040. Pero este valor no debe
utilizarse a menos que el canal se limpie anualmente de todas sus hierbas y matorrales.
Debe utilizarse un valor de n = 0,050 si el canal se limpia solo en años alternos. Hierbas altas y matorrales de sauces
de 3 a 4 pies de altura de los taludes laterales producirán este valor de n.
Si los canales no se limpian durante un numero determinado de años, el crecimiento puede volverse tan abundante de
tal modo que se encuentren valores de n > 0,100
Los arboles de 6 a 8 pulgadas que crecen en los taludes laterales no impiden el flujo tanto como lo hacen los
crecimientos de matorrales pequeños, siempre y cuando se corten las ramas pequeñas.

12. VELOCIDAD MINIMA PERMISIBLE
La velocidad mínima permisible o velocidad no sedimentante es la menor velocidad que no permite el inicio de
la sedimentación y no induce el crecimiento de plantas acuáticas y de musgo. Esta velocidad es muy incierta y
su valor exacto no puede determinarse con facilidad. para aguas que no tengan carga de limos o para flujos
previamente decantados, este factor tiene una pequeña importancia excepto por su efecto en el crecimiento de
plantas. en general puede adoptarse una velocidad media de 2 a 3 pies/s cuando el porcentaje de limos presente
en canal es pequeño, y una velocidad media no inferior a 2.5 pies/s prevendrá el crecimiento de vegetación que
disminuiría seriamente la capacidad de transporte del canal

13. La velocidad máxima permisible o velocidad no erosionante es la mayor velocidad es muy incierta y variable, y solo
puede estimarse con base en experiencia y criterio. En general, los canales viejos y que han soportado muchos periodos
hidrológicos permiten velocidades mucho mas altas que los canales nuevos debido a que un lecho viejo a menudo se
encentra mejor estabilizado, en partículas con las sedimentación de materia coloidal. cuando otras condiciones son
iguales, un canal mas profundo conducirá el agua con una velocidad media mas alta sin erosión que un canal poco
profundo. es probable que estos se deba a que la socavación primordialmente es causada por las velocidades cercanas al
fondo son mayores den canales menos profundos.
VELOCIDAD MAXIMA PERMISIBLE