El documento describe el cálculo del flujo gradualmente variado en canales mediante diferentes métodos. Explica conceptos como la ecuación dinámica de FGV, los tipos de perfiles y aplicaciones en ingeniería civil. En particular, presenta un ejemplo de cálculo de la curva de remanso producida por una presa usando el método de Bresse en un canal rectangular.
Esta ponencia la realice el 31 de enero en la ciudad de Trujillo para la escuela de post grado de la Universidad nacional de Trujillo, durante el desarrollo del diplomado:A nivel de post grado "Ingeniería hidráulica".
Se presenta las fórmulas de Manning, Chezy y Darcy Weisbach, usualmente empleadas para el estudio del flujo permanente y uniforme en canales. Se hace referencia a situaciones especiales como son las de secciones de rugosidad compuesta, canales de sección compuesta y conductos circulares parcialmente llenos. Se define el concepto de sección más eficiente o hidráulicamente óptima, incidiendo en la utilidad y aplicaciones que tiene este concepto. Se presenta las consideraciones generales a tomar en cuenta en el diseño de canales y se describe los métodos de diseño más usuales para canales no erosionables y erosionables. En el segundo caso, se desarrolla los métodos de la velocidad máxima permisible y de la fuerza tractiva.
Parámetros básicos para diseño de sistemas de abastecimiento de agua y alcantarillado de acorde a las normas técnicas con objeto de formulación de proyectos de abastecimiento de agua potable.
Para más contenido visita: http://infocivilweb.blogspot.pe/
https://ingenieria-contruccion-jd.blogspot.pe/?m=0
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Se presenta las fórmulas de Manning, Chezy y Darcy Weisbach, usualmente empleadas para el estudio del flujo permanente y uniforme en canales. Se hace referencia a situaciones especiales como son las de secciones de rugosidad compuesta, canales de sección compuesta y conductos circulares parcialmente llenos. Se define el concepto de sección más eficiente o hidráulicamente óptima, incidiendo en la utilidad y aplicaciones que tiene este concepto. Se presenta las consideraciones generales a tomar en cuenta en el diseño de canales y se describe los métodos de diseño más usuales para canales no erosionables y erosionables. En el segundo caso, se desarrolla los métodos de la velocidad máxima permisible y de la fuerza tractiva.
Parámetros básicos para diseño de sistemas de abastecimiento de agua y alcantarillado de acorde a las normas técnicas con objeto de formulación de proyectos de abastecimiento de agua potable.
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Existen tres aspectos importantes a considerar aguas abajo al
fluir, que son los límites y se presentan:
-Limite laminar
-Limite transicional
-Limite turbulento
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 aun funcionan.
manual para aplicar en hidraulica 2 segun diferentes normas asi mismo este documento le servira para profecionales hidraulicos ya que es una norma muy aplicable
libro conabilidad financiera, 5ta edicion.pdfMiriamAquino27
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1º Caso Practico Lubricacion Rodamiento Motor 10CVCarlosAroeira1
Caso pratico análise analise de vibrações em rolamento de HVAC para resolver problema de lubrificação apresentado durante a 1ª reuniao do Vibration Institute em Lisboa em 24 de maio de 2024
Una señal analógica es una señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético; que es representable por una función matemática continua en la que es variable su amplitud y periodo en función del tiempo.
1. Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de Durango
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo gradualmente Variado
Flujo Gradualmente Variado (FGV).
• Ciencias de la Tierra – Ingeniería Civil
• Discípulos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania
Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne :
• Durango Dgo. – Junio 2017
3. Flujo Gradualmente Variado
Sinopsis y Palabras Clave
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo en Conductos a Presión
3
3
ITD Ingeniería Civil
3
Sinopsis
Se evaluara el calculo de tirantes en un flujo gradualmente
variado mediante múltiples métodos.
Palabras Clave
Flujo Gradualmente Variado.
Remanso Hidráulico.
Método Directo por Tramos.
Método de Bresse
Método de Integración Grafica
Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne
4. • El flujo gradualmente variado constituye una clase especial del
flujo permanente no uniforme, y se caracteriza por una variación
continua del tirante a lo largo del canal.
• Para el estudio práctico de este tipo de flujo se suelen adoptar algunas
hipótesis como las siguientes:
El flujo es permanente; es decir, las características hidráulicas de flujo
permanecen constantes para el intervalo de tiempo bajo consideración..
La perdida de energía más importante es la de fricción.
La pendiente del fondo del canal es uniforme y pequeña, de tal manera
que el tirante del flujo es el mismo, cuando la vertical o normal se toma
como referencia al fondo del canal.
El canal es prismático, lo que significa que la forma y la alineación del
canal son constantes.
Flujo Gradualmente Variado
Fundamento técnico.
4
4
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 4
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
5. Flujo Gradualmente Variado
Fundamento técnico.
5
5
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 5
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
• Ecuación Dinámica de FGV
• Cualquiera que sea el método que se va a utilizar, el cálculo de la
curva de remanso se hace a partir de la ecuación dinámica del
Flujo Gradualmente Variado (FGV).
𝑑𝑦
𝑑𝑥
=
𝑆0 − 𝑆𝑒
1 − 𝐹𝑟2
• Donde:
𝑆0= Pendiente de fondo
𝑆𝑒= Pendiente de energía
𝐹𝑟= Numero de Froude
6. Flujo Gradualmente Variado
Fundamento técnico.
6
6
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 6
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
• Donde 𝐹𝑟=
𝐹𝑟 =
𝑉
𝑔𝑌ℎ
• Donde 𝑌ℎ :
𝑌ℎ =
𝐴
𝐵
𝐴= Área de la sección hidráulica.
𝐵= Ancho de la superficie libre del agua
7. Flujo Gradualmente Variado
Sinopsis y Palabras Clave
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo en Conductos a Presión
7
7
ITD Ingeniería Civil
7
Tipos de perfil
Perfil tipo M: los perfiles en canales con pendientes menores que la
crítica, se denominan perfiles de pendiente suave
Perfil tipo S: los perfiles en canales de pendiente mayor que la
crítica se denominan de pendiente fuerte.
Perfil tipo C: los perfiles en canales con pendiente igual a la
pendiente crítica.
Perfil tipo A: los perfiles en canales con pendiente negativa se
denominan adversos.
Perfil tipo H: los perfiles en canales horizontales.
Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne
8. Flujo Gradualmente Variado
Introducción.
8
8
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 8
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
• Perfil tipo A o de Pendiente Adversa
Es aquella en la cual el líquido trabaja en contra de la
gravedad, ya que el fondo del canal (en comparación con un
plano horizontal) aumenta en el sentido del flujo, es decir la
pendiente es negativa. El tirante normal yn no existe en este
tipo de pendiente por no tener significado físico, lo cual se
observa al sustituir el valor negativo de So en la ecuación.
𝑄 =
1
𝑛
𝐴 × 𝑅
2
3 × 𝑆
1
2
Si So es negativo:
→ 𝑆𝑜 = 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑖𝑛𝑎𝑟𝑖𝑜
9. Flujo Gradualmente Variado
Introducción.
9
9
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 9
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
• Perfil tipo A o de Pendiente Adversa
Los perfiles tipo A no ocurren frecuentemente, pues la
pendiente So negativa es rara. El perfil A1 es imposible, ya que
el valor de yn no es real y los perfiles A2 y A3 son similares a
los perfiles H2 y H3, respectivamente.
11. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
11
11
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 11
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
• Método de Bresse
Es una variación al método de Integración
Directa.
Puede decirse que es un caso particular de
canales de sección rectangular y muy anchos.
Considera el efecto de cambio en la energía
cinética.
Usa la formula de Chezy para la velocidad.
12. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
12
12
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 12
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
Formulas
𝑥 =
𝑦𝑛
𝑆0
𝑍 − 𝑦𝑛
1
𝑆0
−
𝐶2
𝑔
𝜃 𝑧 + 𝑐𝑡𝑒
Donde:
x=distancia de una sección considerada, desde un origen arbitrario
𝑦𝑛=tirante normal
Z=
𝑦
𝑦𝑛
= relación entre el tirante de una sección cualquiera y el tirante normal
𝑆0=pendiente del fondo del canal
(z)= función del flujo gradualmente variado de Bresse
13. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
13
13
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 13
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
14. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
14
14
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 14
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
• Ejemplo:
• Un rio rectangular, con ancho de 10m, pendiente de
0.4‰, y un coeficiente de rugosidad de 0.025, conduce
un caudal de 15 𝑚3
𝑠. Determinar la curva de remanso
producida por una presa la cual origina un tirante de 4 m.
inmediatamente aguas arriba de la presa, hasta un tirante
final igual que el normal.
15. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
15
15
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 15
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
𝐷𝑎𝑡𝑜𝑠
𝑄 = 15 𝑚3
𝑠 𝑏 = 10𝑚 𝑛 = 0.025 𝑠 = 0.0003
Calculo del Tirante normal
16. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
16
16
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 16
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
Tirante inicial y1=4 mts
Tirante final y2
El tirante final será yn = 1.7973
Numero de tramos
nt=15
19. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
19
19
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 19
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
• Método Directo por Tramos
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 seccion 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.
20. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
20
20
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 20
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
∆𝑋 =
∆𝐸
𝑆𝑂 − 𝑆𝑓
𝑆𝑓 =
𝑆𝑓1 + 𝑆𝑓2
2
𝑆𝑓 =
𝑉 ∙ 𝑛
𝑅
2
3
2
∆𝐸 = ∆𝑦(1 − 𝐹𝑚
2)
𝐹𝑚 =
𝐹1 + 𝐹2
2
𝐹𝑟 =
𝑉
𝑔 ∙ 𝐴
𝑇
x = distancia del tramo desde una sección (1)
de características conocidas hasta otra
en que se produce un tirante y2.
E1, E2 = energía específica para los tramos (1)
y (2)
So = pendiente del fondo del canal
𝑆𝑓= pendiente promedio de la línea de energía.
21. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
21
21
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 21
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
• EJEMPLO
Se tiene un canal rectangular, cuyo ancho de solera es 2m,
coeficiente de rugosidad 0.015 y pendiente del 0.1 %. Se tiene una
compuerta que libera un caudal de 2.5 m3/s, con una abertura
a = 0.30 m.
Considerando que la altura de la vena contraída en la compuerta es:
y = Cc × a, donde Cc (Coeficiente de contraccion) = 0.62 ubicado
aguas abajo de la compuerta, se pide calcular la curva de remanso,
desde la vena contraída hacia aguas abajo.
22. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
22
22
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 22
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
𝐷𝑎𝑡𝑜𝑠
𝑄 = 2.5 𝑚3
𝑠 𝑏 = 2𝑚 𝑛 = 0.015 𝑠 = 0.001
Calculo del tirante normal
23. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
23
23
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 23
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
Tirante inicial (y1):
El tirante inicial es el tirante de la vena contraída, es decir:
y1 = Cc × a = 0.62x0.30 = 0.186
Tirante final (y2)
24. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
24
24
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 24
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
27. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
27
27
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 27
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
Método de Integración Grafica
Este método es válido únicamente para canales prismáticos. Se recomienda
cuando se requiere conocer solo unos cuantos tirantes del perfil y no el perfil
completo, o cuando se desea saber la distancia hasta la que hay influencia notoria
del control en estudio.
28. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
28
28
ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 28
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
Problema
Un canal trapezoidal con talud Z=1, ancho de solera de 3m, coeficiente de rugosidad de
0.014 y con una pendiente de 0.0004, conduce un caudal de 3 m3/s. El canal tiene una
pendiente prolongada del 1.5%. Se requiere calcular el perfil del flujo en el tramo de menor
pendiente, desde la sección donde se produce el cambio de pendiente hasta una sección
aguas arriba donde el tirante es igual al normal
30. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
30
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ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 30
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
31. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
31
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ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 31
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
Tirante inicial (Y1):
En el cambio de pendiente se tiene una sección de control, donde el
tirante real es igual al tirante crítico, este tirante representa el tirante
inicial de cálculo, es decir Y1 = Yc = 0.4437.
Tirante final (Y2):
El tirante final, será Yn = 0.8305
Número de tramos (nt):
Para el ejemplo se tomará nt = 15
32. Flujo Gradualmente Variado
Aplicación en la Ingeniería Civil
32
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ITD Ingeniería Civil Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne 32
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo Gradualmente Variado (FGV)
35. Flujo Gradualmente Variado
Referencias
Asignatura: Hidráulica de Canales - U4 Flujo en Conductos a Presión
35
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ITD Ingeniería Civil
35
Bibliográficas
Titulo: Hidráulica de Canales - 2ª Ed
Capítulos: 2 Flujo Uniforme, 3 Energía Específica y Régimen Crítico,
4 Flujo Rápidamente Variado Resalto Hidráulico, 5 Flujo Gradualmente Variado,
Autor: Villón, Béjar. M.
Editorial: ITCR
Titulo: Manual de HCANALES
Capítulos: 2 Energía Específica, 3 Fuerza Específica, 4 Flujo Gradualmente Variado
Autor: Máximo Villon Béjar
Editorial: Tecnológica del Instituto Tecnológico de Costa Rica
Titulo: MODERNIZACIÓN DE LA ENSEÑANZA APRENDIZAJE EN LA ASIGNATURA DE HIDRÁULICA II
(CIV 230)
Capítulos: 8 Flujo Gradualmente Variado
Autores: HECTOR ERNESTO GÁLVEZ RIBERIN y WILDE ROBERTO CAMACHO SALAZAR
Editorial:UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA CARRERA DE
INGENIERÍA CIVIL
Alumnos: Antonio Rivas Gurrola, Mariana Najera Meraz, Tania Samantha Ochoa, Martin Chávez Campagne