TEMA N° 8 CANALES

5/24/2018 TEMA N 8 CANALES

1/71

MECNICA DE FLUIDOSCAPITULO N 8

FLUJO PERMANENTE YUNIFORME A SUPERFICIE LIBRECANALES)

1


2/71

Escurrimiento a Superficie Libre: tienen lugar en canales yrosy ocurre cuando el fluido en su superficie libre (interfazlquido-gas) se encuentra a presin atmosfrica.

Consideraciones a tener en cuenta:Las paredes y fondo del canal son impermeables noexiste prdida de gasto por esas superficies)El gasto volumen transportado en el tiempo) se mantieneconstante.La superficie libre es un lmite de la conduccin bajo lasfuerzas puestas en juego.El vector velocidad es tangente a esa superficie.

2


3/71

3

LAS FUERZAS QUE INTERVIENE SON:1. GRAVEDAD2. PRESIN3. ROZAMIENTO debido a la viscosidad)LA TENSIN SUPERFICIAL NO SE TENDR EN CUENTA PORLAS GRANDES CURVATURAS DE LOS CANALES Y ROS.ACLARACIN: DEBE TENERSE EN CUENTA EN MODELOS AESCALA REDUCIDA.LOS CANALES EN GENERAL SON DE PEQUEA PENDIENTELONGITUDINAL ENTONCES LAS SECCIONES TRANSVERSALESLAS PODEMOS CONSIDERAR VERTICALES.


4/71

DEBIDO A QUE ANALIZAMOS MOVIMIENTO PERMANENTE,NO HAY VARIACIN DE LAS COMPONENTES Q, U) EN ELTIEMPO).LAS SECCIONES TRANSVERSALES SE MANTIENENCONSTANTES A LO LARGO DEL CANAL Y POR TANTORESULTAN SER PRISMTICOS DE GENERATRICESPARALELAS.

POR ELLO PERMANENCEN CONSTANTES TODOS LOSPARMETROS GEOMTRICOS E HIDRULICOS DEL CANAL.

4


5/71

5


6/71

6


7/717

Lnea Piezomtrica

Lnea de Energa

Solera


8/718

LOS ELEMENTOS GEOMTRICOS E HIDRULICOS UTILIZADOSSON:1. Q = gasto (m3/s).2. = (seccin hidrulica) (m2).3. U = Q/ (Velocidad media) (m/s).4. h = tirante hidrulico (m).5. i = pendiente de fondo longitudinal, (en ).6. = (permetro mojado) (m).7. Rh= /= (radio hidrulico) (m).


9/719

FORMAS DE LAS SECCIN TRANSVERSAL:

SECCIONES ABIERTAS: LA DE MAYOR APLICACIN ES LA SECCINTRAPECIAL, LUEGO APARECEN TOLVA, RECTANGULAR,SEMICIRCULAR, TRIANGULAR Y PARABLICA.

CLASIFICACIN DE SECCIONESABIERTAS CERRADASENTUBADOS)


10/7110

SECCIONES CERRADAS: SE UTILIZAN CUANDO DEBEMOSPROFUNDIZAR SU UBICACIN, O CUANDO UN CANAL PASAPOR ZONAS URBANAS, ORIGINANDO PELIGROS,EJEMPLO: DESAGES CLOACALES Y PLUVIALES.


11/7111


12/7112

CANALES EN TERRAPLN Y/O ASIMTRICOSLOS CANALES VISTOS ANTERIORMENTE SON EN

DESMONTE Y SIMTRICOS, PERO PUEDE OCURRIR QUEPOR LA TOPOGRAFA DEL LUGAR HAYA QUE HACERLOS ENTERRAPLN Y/O ASIMTRICOS. ESTOS LTIMOSAPARECEN CUANDO ES REALIZAN EN LA LADERA DE UNAMONTAA.


13/7113


14/7114


15/71

15

Seccin trapecial asimtrica con paredes dedistintas rugosidades


16/71

16


17/71

17


18/71

18


19/71

19


20/71

20


21/71

21


22/71

22


23/71

23


24/71

24

ECUACIONES BSICAS PARA CANALES:EN CANALES UTILIZAREMOS LAS SIGUIENTES ECUACIONES

BSICAS.1. ECUACIN DE CONTINUIDAD

2. ECUACIN DE LA ENERGA DE BERNOULLI

Por ser movimiento turbulento:

Por movimiento permanente:


25/71

25


26/71

26

Entonces la ecuacin de Bernoulli queda:

Lo que podemos escribir:

Observando el dibujo tenemos que la pendientelongitudinal es:


27/71

27

Y como vimos que las velocidades son iguales, tenemos:

Ecuacin que nos indica que en canales con flujopermanente y uniforme tendremos la lnea de fondo la lneapiezomtrica y la lnea de energa son paralelas.


28/71

28

3. ECUACIN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO

QUE APLICADA EN CANALES RESULTA:

por que: y NO TENEMOS ACELERACIN.


29/71

29

LAS FUERZAS QUE INTERVIENEN SON:1. COMPONENTE DEL PESO:

2. COMPONENTE DE ROCE:

IGUALANDO LAS DOS COMPONENTES, TENDREMOS:


30/71

30

haciendo:

ECUACIN DE CHEZY

Valor de la velocidad media para canales (ecuacinfundamental), donde la velocidad depende del coeficienteC de rugosidad de las paredes y el fondo del canal, elradio hidrulico y la pendiente de fondo.


31/71

31

COEFICIENTE C DE L FRMUL DE CHEZYHay diversas expresiones para determinar el coeficiente

C, las ms usadas el la Repblica Argentina son lassiguientes:

TADINI: ESTA EXPRESIN ES UTILIZADA PARA CLCULOSDE ANTEPROYECTOS

MANNING: propone la siguiente expresin


32/71

32

BAZINestableci la siguiente expresin:


33/71

33


34/71

34


35/71

35


36/71

36


37/71

37


38/71

38


39/71

39

DISTRIBUCIN DE LAS VELOCIDADES EN UNA SECCINTRANSVERSAL


40/71

40


41/71

41

Las velocidades lmites deben tomarse segn la naturalezade las paredes.

Por ejemplo:Para tierra U mx.= 0,60 m/s. y para hormign U mx. = 5m/s.Tambin tenemos que observar que velocidades muy bajaspueden producir EMBANCAMIENTOS.

EXPRESIN DE KENNEDY PARA VELOCIDADES MNIMAS:


42/71

42

GEOMETRA DE LA SECCIN TRANSVERSAL

REA:


43/71

43

PERMETRO MOJADO:

RADIO HIDRULICO:

Estas ecuaciones corresponden a una seccin transversaltrapecial, pudiendo realizarse de la misma manera conotras secciones.


44/71

44

CLCULO DE CANALESPARA EL CLCULO DE CANALES VAMOS A UTILIZAR LA

FRMULA DE CHEZY CON EL COEFICIENTE DE MANNING.

Condicin de mnima resistencia o de gasto mximoPara cualquier seccin de canal tal condicin se cumple

cuando el permetro mojado es mnimo o lo que es lomismo, cuando el radio hidrulico es mximo.Tambin la velocidad U y el gasto Q sern los mximos

posibles para un valor fijado de la seccin () transversal.


45/71

45

Como vimos para una seccin trapecial:

Reemplazando:

Y derivando para hallar el mnimo cuando = cte. y m=cte.


46/71

46

PERANDO TENEMOS LOS VALORES CON LA CONDICINDE MNIMA RESISTENCIA:


47/71

47

TABLAS ADIMENSIONALES DE WOOWARD Y POSEY:Estas tablas facilitan el clculo de canales para movimientopermanente y uniforme. Fueron realizadas partiendo de las

ecuaciones de Continuidad, Chezy y Manning.Para una seccin trapecial.


48/71

48


49/71

49

TABLA ADIMENSIONAL DE WOOWARD Y POSEY - CALCULO DE CANALES TRAPECIALES

Valores de Adimensional trapecial: AT = (Q*n) /( h8/3* i1/2)

h/Bf

Pendiente de talud transversal: m

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,50 3,00 4,00

0,010 98,6885 99,0543 99,3590 99,6000 99,7991 99,9695 100,1201 100,2571 100,3845 100,6206 100,8416 101,2621

0,020 48,7096 49,0717 49,3748 49,6159 49,8163 49,9889 50,1424 50,2830 50,4146 50,6605 50,8934 51,3426

0,030 32,0633 32,4218 32,7233 32,9644 33,1660 33,3406 33,4967 33,6405 33,7757 34,0303 34,2733 34,7463

0,040 23,7497 24,1046 24,4045 24,6456 24,8483 25,0246 25,1831 25,3297 25,4682 25,7304 25,9821 26,4750

0,050 18,7687 19,1203 19,4186 19,6596 19,8632 20,0410 20,2017 20,3509 20,4923 20,7611 21,0203 21,5301

0,060 15,4539 15,8020 16,0988 16,3397 16,5440 16,7233 16,8859 17,0374 17,1814 17,4561 17,7219 18,2460

0,070 13,0908 13,4357 13,7309 13,9716 14,1766 14,3572 14,5216 14,6751 14,8214 15,1014 15,3729 15,9094

0,080 11,3224 11,6641 11,9578 12,1983 12,4039 12,5857 12,7516 12,9069 13,0554 13,3400 13,6166 14,1638

0,090 9,9503 10,2890 10,5811 10,8213 11,0274 11,2103 11,3776 11,5346 11,6850 11,9738 12,2549 12,8114

0,100 8,8555 9,1911 9,4817 9,7217 9,9282 10,1120 10,2806 10,4392 10,5912 10,8838 11,1689 11,7336

0,110 7,9622 8,2949 8,5840 8,8236 9,0306 9,2152 9,3850 9,5450 9,6986 9,9945 10,2832 10,8550


50/71

50

Mxima inclinacin admisible para los taludes

N Naturaleza del terreno m= tg Longitud del talud

1Roca firme (pequeos canales)

0,00 0 00' 00" 1,0000 * h

2Roca firme

0,25 14 02' 10" 1,0307 * h

3Roca compacta

0,50 26 33' 54" 1,1181 * h

4Rocas sedimentarias

0,75 36 52' 12" 1,2500 * h

5Tierra vegetal compacta

1,00 45 00' 00" 1,4142 * h

6

Tierra vegetal y suelos arcillo-arenosos

1,50 56 18' 36" 1,8028 * h

7Suelos arenosos

2,00 63 26' 06" 2,2361 * h

8Arena suelta fina (mdanos)

3,00 71 33' 56" 3,1623 * h


51/71

51


52/71

52

SECCIN SEGMENTO DE CIRCULOEn las secciones de contorno abierto que cumplen con la

condicin de mnima resistencia, tanto el mximo de lavelocidad media como del gasto, se presentansimultneamente, es decir para un nico tirante h.

No ocurre lo mismo en los canales de contorno cerrado(canal entubado) pues en ellos el mximo gasto y lamxima velocidad se presentan para dos niveles distintosde la superficie libre.


53/71

53


54/71

54


55/71

55


56/71

56


57/71

57


58/71

58


59/71

59


60/71

60


61/71

61

CONCEPTO DE BORDE LIBRE


62/71

62


63/71

63


64/71

64


65/71

65


66/71

66


67/71

67


68/71

68
http://www.noticieroaltavoz.com/?attachment_id=43669http://www.google.com.ar/imgres?imgurl=http://www.magrama.gob.es/app/materialRiego/img/tr_gravedad.jpg&imgrefurl=http://www.magrama.gob.es/app/materialRiego/VerFichaMaterialRiego.aspx?IdFicha=384&docid=6R3CTeXMN9r4RM&tbnid=RGkRo-Y9HDWuwM:&w=400&h=300&ei=q659UZ_YGoTO9QSy04GoBA&ved=0CAIQxiAwAA&iact=ricshttp://www.nicaraguasugar.com/es/que-producimos/azucar/http://www.google.com.ar/url?sa=i&rct=j&q=canales+de+distribucion+de+agua&source=images&cd=&cad=rja&docid=6R3CTeXMN9r4RM&tbnid=RGkRo-Y9HDWuwM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.atl.org.mx/index.php?option=com_seyret&Itemid=813&mostviewednavstart=8&ei=Q699Ue2fKIau9AT6tYDICg&bvm=bv.45645796,d.eWU&psig=AFQjCNGGdTDiKmeDYnexX77QyNAkQLhOeQ&ust=1367277611627882


69/71

69
http://www.google.com.ar/url?sa=i&rct=j&q=canales+de+distribucion+de+agua&source=images&cd=&cad=rja&docid=nGhLGydWzWs8TM&tbnid=cOmxffjzd2VPAM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.alsurinforma.com/20/10/2011/se-normalizo-el-suministro-de-agua-en-los-canales/&ei=B7B9UeGlLo6G8QSEmYGACw&bvm=bv.45645796,d.eWU&psig=AFQjCNGGdTDiKmeDYnexX77QyNAkQLhOeQ&ust=1367277611627882


70/71

70
http://www.google.com.ar/url?sa=i&rct=j&q=canales+de+distribucion+de+agua&source=images&cd=&cad=rja&docid=vHyJH7M3g44E2M&tbnid=Pwi43WfjtP5VyM:&ved=0CAUQjRw&url=http://revistabuenasemilla.blogspot.com/2011/09/juntos-por-mas-obras-de-riego.html&ei=d7B9UZf7HIPm9ATv0IC4BQ&bvm=bv.45645796,d.eWU&psig=AFQjCNGGdTDiKmeDYnexX77QyNAkQLhOeQ&ust=1367277611627882http://www.plandechoque-ahorrodeagua.es/pag/comun/picture.asp?pic=../../images/fotos/030_01_alta.jpg&des=Canal+principal+de+hormign+para+distribucin+y+transporte+de+agua+para+regado


71/71
http://www.plandechoque-ahorrodeagua.es/pag/comun/picture.asp?pic=../../images/fotos/030_01_alta.jpg&des=Canal+principal+de+hormign+para+distribucin+y+transporte+de+agua+para+regado

TEMA N° 8 CANALES

Documents

Transcript of TEMA N° 8 CANALES