PRESENTADO A:

PRESENTADO POR:

BOGOTA D.C., Abril del 2015

OBJETIVOS

Objetivo General:

Conocer a fondo el concepto de flujo crítico y sus diferentes implicaciones

dentro de la hidráulica de canales.

Objetivos específicos

Identificar cómo se calcula el flujo crítico

Entender cómo se controlan los flujos.

1. Qué condiciones se deben cumplir para que se presente un flujo crítico

El estado de flujo en canales depende principalmente de la las relaciones entre las fuerzas viscosas y las fuerzas de gravedad.

Flujo en estado crítico: F=1 y V = gL .

El flujo crítico se produce cuando se eleva el fondo del canal, reduciendo el ancho del canal, o mediante una combinación de estos dos factores.

Condiciones de flujo para las cuales la carga total debida a la energía por encima de la solera alcanza un mínimo para un caudal y unas dimensiones del canal dados.

Criterio para el estado crítico del flujo. Fr = 1 => flujo crítico: la energía específica es mínima para un caudal determinado.

Como V=Q/A y α=1

Derivando con respecto a y, considerando Q constante:

Considerando que dA = Tdy y la profundidad hidráulica es D=A/T:

En estado crítico de flujo, la energía específica es mínima (dE/dy=0),entonces:

En el estado crítico de flujo la altura de velocidad es igual a la mitad de la profundidad hidráulica Condiciones para validez de este criterio: Flujo paralelo o gradualmente variado, canal con pendiente baja, coeficiente de energía α = 1

2. Qué indica el exponente hidráulico en la metodología de cálculo del

flujo crítico La ecuación del exponente hidráulico se identifica como el factor de sección Z es una función de la profundidad de flujo, así:

Donde C es el coeficiente y M es un parámetro conocido como exponente hidráulico para el cálculo del flujo crítico.

El exponente hidráulico M correspondiente a la profundidad y es: En esta ecuación general para el exponente hidráulico M, que es una función de la sección de canal y de la profundidad de flujo.

3. Cómo se puede establecer que un flujo es uniforme

Para establecer que un flujo es uniforme se debe de tener en cuenta que el flujo cumpla con los siguientes parámetros.

La profundidad, el área mojada, la velocidad y el caudal en cada sección del canal son constantes.

La línea de energía, la superficie del agua y el fondo del canal son paralelos (pendientes de la línea de energía, del agua y del fondo del canal son iguales: Sf = Sw = So = S).

Cuando el flujo ocurre en un canal abierto, el agua encuentra resistencia a medida que fluye aguas abajo, que es contrarrestada por las componentes de las fuerzas gravitacionales que actúan sobre el cuerpo de agua en la dirección del movimiento.

Un flujo uniforme se alcanzará si la resistencia se equilibra con las fuerzas gravitacionales. La profundidad del flujo uniforme se conoce como profundidad normal.

4. Qué uso tiene la denominada Ecuación de Manning

La Ecuación de Manning se ha convertido en la más utilizada de todas las ecuaciones de flujo uniforme, debido a la simplicidad de su forma y los resultados satisfactorios que arroja en aplicaciones prácticas para cálculos en canales abiertos.

5. Cuáles factores afectan el coeficiente de rugosidad de Manning

Dentro de los factores que afectan el coeficiente de rugosidad de Manning se idéntica los siguientes:

Rugosidad superficial Vegetación Irregularidad del canal Alineamiento del canal Sedimentación y socavación Obstrucción Tamaño y forma del canal Nivel y caudal Cambio estacional Material en suspensión Carga de lecho.