flujo critico, resalto, clasificacion de resalto, flujo uniforme, ecuaciones de manning, bazin, rugosidad y velocidades permisibles

1. Realizado por:
Maria Alejandra Roa Sanchez
C.I.:V-20.628.808
Mecánica de Fluidos II

2. Flujo Critico
Este tipo de flujo presenta una combinación de fuerzas inerciales y gravitacionales que lo
hacen inestable, convirtiéndolo en cierta manera en un estado intermedio y cambiante
entre los otros dos tipos de flujo. Debido a esto es bastante inaceptable y poco
recomendable, usarlo en el diseño de estructuras hidráulicas. Para éste tipo de flujo el
número de Froude es igual a 1 y en esta condición no se generan resaltos hidráulicos
(disipadores de energía)
Resalto Hidráulico
Los saltos hidráulicos ocurren cuando hay un conflicto entre los controles que se encuentran aguas arriba y aguas
abajo, los cuales influyen en la misma extensión del canal. Este puede producirse en cualquier canal, pero en la
practica los resaltos se obligan a formarse en canales de fondo horizontal, ya que el estudio de un resalto en un
canal con pendiente es un problema complejo y difícil de analizar teóricamente.
El salto hidráulico puede tener lugar ya sea, sobre la superficie libre de un flujo homogéneo o en una interfase de
densidad de un flujo estratificado y en cualquiera de estos casos el salto hidráulico va acompañado por una
turbulencia importante y una disipación de energía.

3. Clasificación de Resaltos
1 < Fr < 1,7 RESALTO DE ONDAS se producen
cuando el escurrimiento está cercano a la crisis. En
este resalto la pérdida de energía es pequeña y se
produce básicamente por radiación hacia aguas
abajo. El paso de torrente a río se realiza como un
tren de ondas estacionarias, cuyas características
están definidas en gran medida por la resistencia
de la pared.
1,7 < Fr < 2,5 RESALTO DÉBIL En este
resalto las ondas se rompen y una serie de
torbellinos superficiales aparecen en la
superficie. Aguas abajo del resalto la
superficie del agua se mantiene lisa. La
pérdida de energía es despreciable.

4. Clasificación de Resaltos
2,5 < Fr < 4,5 RESALTO OSCILATORIO O
PULSANTE El torrente penetra como un chorro
pulsante que comienza en el fondo y se eleva a hacia
la superficie. La pulsación del chorro produce ondas
que se propagan hacia aguas abajo, pudiendo causar
daños si las paredes del canal no están protegidas. La
superficie libre del resalto presenta torbellinos.
4,5 < Fr < 9 RESALTO ESTACIONARIO O
ESTABLE El torrente hace que la vena viva
vuelva a la superficie prácticamente en la
misma sección de término del torbellino
superficial. Este resalto es estable y es poco
sensible a las condiciones de aguas abajo.
Fr > 9 RESALTO FUERTE El torrente
intermitentemente acarrea hacia aguas abajo
masas de agua. La superficie libre aguas abajo
del resalto presenta una superficie “rugosa”
debido a la propagación de ondas.

5. Flujo Uniforme
Un flujo se considera uniforme cuando cualquier magnitud que se considere permanece
invariante entre todas las secciones del canal
La fórmula de Chézy, desarrollada por el ingeniero francés Antoine de Chézy, conocido
internacionalmente por su contribución a la hidráulica de los canales abiertos, es la primera fórmula de
fricción que se conoce. Fue presentada en 1769. La fórmula permite obtener la velocidad media en la
sección de un canal y establece que:
Ecuaciones de Manning Chezy, Bazin
𝑉 = 𝐶 𝑅 ∙ 𝑆
𝑉 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛
𝑚
𝑠
𝑅 = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑛 𝑚
𝑆 = 𝑙𝑎 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑒𝑟𝑎 𝑜 𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙 𝑒𝑛
𝑚
𝑚
𝐶 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝐶ℎ𝑒𝑧𝑦

6. Se conoce como fórmula de Bazin o expresión de Bazin, denominación adoptada en honor de Henri
Bazin, a la definición, mediante ensayos de laboratorio, que permite determinar el coeficiente o
coeficiente de Chézy que se utiliza en la determinación de la velocidad media en un canal abierto y, en
consecuencia, permite calcular el caudal utilizando la fórmula de Chézy.
La formulación matemática es:
Ecuaciones de Manning Chezy, Bazin
𝐶 =
87
1 + 𝑚/ 𝑅
𝑚 = 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑
𝑅 = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑛 𝑚

7. Se conoce como fórmula de Bazin o expresión de Bazin, denominación adoptada en honor de Henri
Bazin, a la definición, mediante ensayos de laboratorio, que permite determinar el coeficiente o
coeficiente de Chézy que se utiliza en la determinación de la velocidad media en un canal abierto y, en
consecuencia, permite calcular el caudal utilizando la fórmula de Chézy.
La formulación matemática es:
Ecuaciones de Manning Chezy, Bazin
𝐶 =
87
1 + 𝑚/ 𝑅
𝑚 = 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑
𝑅 = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑛 𝑚

8. Rugosidad y Velocidades permisibles
Los valores mínimos de la velocidad se establecen en función de la rugosidad del material con el que
está construido la tubería.
No deben admitirse valores de la velocidad inferiores a los 0,30 m/seg. para evitar la sedimentación y
la formación de depósitos.
Para velocidades inferiores a los 0,60 m/seg, es inevitable que se comiencen a formar depósitos de
arena.
Se puede establecer que las velocidades máximas no deben superar los 4 a 5 m/seg. en las tuberías
de gran diámetro. No es conveniente, por término general, que las velocidades superen los 2,50
m/seg.
Las tuberías de plástico admiten velocidades máximas superiores a las de fundición que, a su vez,
admiten velocidades superiores a las de fibrocemento.