FLUJO EN CANAL ABIERTO (CAUCE ABIERTO)

Ecuacin general de flujo en cauce abierto

Donde:

Segn MANNING:

Caractersticas de gasto para cualquier tirante

Flujo uniforme en causes abiertos prismticos

Sabemos que:

Luego quedaran las siguientes formulas:

Para tirante

uniforme o

normal

SECCIN TRAPEZOIDAL

SECCIN TRAPEZOIDAL de Mxima eficiencia hidrulica (Vlido para seccin triangular y trapezoidal)

Sean constantes: A, S, n, z. La seccin de mxima eficiencia hidrulica es la que conduce mayor caudal

=

Q: Caudal A: rea de seccin (seccin mojada) C: Coeficiente de CHEZY R: Radio hidrulico I: Gradiente hidrulico P: Permetro mojado n: Coeficiente de rugosidad (se encuentra en las tablas)

=

=1

1/6

= 1

1/6

= 2/3 1/2

=/ /

/

= 2/3

= 1/2

=

= = S: Pendiente de fondo

= 2/3 1/2

=

/ /

/ 0 =

2/3

= 0

1/2

b: ancho de fondo T: ancho de la superficie libre y: tirante z: Ctg, coeficiente de talud

Donde:

= + 2

= + 21 + 2

=/ /

/ =

/ =

. . = 2(1 + 2 z)

= . .

Para radio hidrulico:

. . =

2

Mxima eficiencia hidrulica para canal trapezoidal para =

Sean constantes: A, S, n,

SECCIN TRIANGULAR de Mxima eficiencia hidrulica.

Sean constantes: A, S, n

SECCIN CIRCULAR de Mxima eficiencia hidrulica.

Sean constantes: A, S, n

ENERGA ESPECFICA DE LA SECCIN:

TIRANTE CRTICO ()

NMERO DE FROUDE ()

Tirante crtico para seccin rectangular

Tirante crtico para seccin triangular

OTRAS SECCIONES:

PENDIENTE CRTICA ()

=1

3

: = 60

Para un tirante dado o

conocido

= 1 : = 45

= 2 + = 0

= +

+

2

2 = +

2

2

2

3= 1 Condicin para tirante crtico

=2

Si tomamos L=

Donde : tirante promedio de cauce

=2

3 = 1 Condicin para tirante crtico

= 2

23

= 22

25

Para otras secciones debemos proponer un valor de y, y calcular . El valor de y que haga

el = 1 ser el tirante crtico ()

< El flujo se llama sub crtico o fluvial

> El flujo se llama super crtico o torrentoso

= Condiciones crticas

= (

2/3

5/3

)2 Donde: y en funcin de

ECUACIN DIFERENCIAL DE FLUJO VARIADO

PARA CAUCES PRISMTICOS

INTEGRACIN DE LA ECUACIN DIFERENCIAL SEGN BAKHMETEV, PARA S > 0

MTODO DE DIFERENCIAS FINITAS PARA CUALQUIER S

INTEGRCIN DE BAKHMETEV PARA S = 0

SALTO HIDRULICO O RESALTO HIDRULICO

=

(1 0

2

2)

(1 )

Para el anlisis de las curvas

de REMANSO Y DERRAME

(12

)2 = (12

)

Ecuacin de

Bakhmetev

= 5/3

2/3

= 2log (

12

)

log (12

)

x=Exponente

hidrulico del

cauce

=

0

Tirante

relativo

= 2

= 1

1/6 =

1

(

)1/6

= 0

[ 2 1 (1 )

1

2

1

] Para calcular distancia entre dos puntos

= 1 + 2

2

= +1

= +

2

2 =

+ +1

2 =

5/3 1/2

2/3

= (

2/3

5/3

)2 +1 = ( +1

2/3

+15/3

)2

=

5/3

2/3

= (

2/3

5/3

)2 =/ /

/ =

2

=

Tirante

relativ

o

2

1

=

(2

1

) =

1 + 22

=

[ (2 1) (2

+1 1+1

+ 1)]

Supercrtico > 1 <

Sub crtico < 1 >

Cuando > < 1 , la velocidad

disminuye

Cuando < > 1 la velocidad

aumenta

Donde: Cv = Coeficiente de velocidad

Cd = Coeficiente de descarga

= Coeficiente de contraccin

Donde: H = Carga sobre el aliviadero

Vo = Velocidad de aproximacin

P = Altura del aliviadero desde aguas arriba

P = Altura del aliviadero desde aguas abajo

b = Ancho del aliviadero

ECUACIN PRINCIPAL DEL SALTO HIDRULICO

SALTO HIDRULICO PARA CAUCE RECTANGULAR

FRMULAS DE LONGITUD DE SALTO (Ls)

FLUJO A TRAVS DE ORIFICIOS

Para orificios pequeos

circulares

Para orificios Grandes

FLUJO POR ALIVIADORES

Frmula General:

+

= +

= () () = ()

1 = 2

2[ 1 + 8(

2)3 - 1] 2 =

1

2[ 1 + 8(

1)3 - 1]

= 2.5(1.92 1) = 3.62(1 12

)(1 +12

)2

= 10.31[ (1

)3 1]0.81

Cuando > . Se forma rollo superficial (salto perfecto)

Cuando Se forma salto ondulado

=

=

= =

=

= . , = . = .

=

(

)

= /

= / = +

B = Ancho del cause

t = Profundidad aguas abajo

C = Espesor del aliviadero

Z = Altura en aguas arriba y aguas abajo

m = Coeficiente de gasto sin influencia de Vo

mo = Coeficiente de gasto con influencia de Vo

=

=

= ,

, 1 2

= 0.49

0.8

0.8 0.8 >

=

( + )

= Caudal unitario (caudal por unidad de

ancho)

: = 0.95, , 1

2 >