UNIVERSIDAD TECNICA DE MANABIFACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS FISICAS Y QUIMICAS HIDRAULICA II REALIZADO POR: GILER SOLEDISPA ANA PIERINA DOCENTE: ING EDGAR MENENDEZ PARALELO: 6”D” CIVIL 2013-2014 6) El lado derecho de la ecuación (4. El procedimiento de diseño para un canal que se asume trapezoidal consiste de los siguientes pasos: Para un material dado. es la mayor velocidad media que no causa erosión al cuerpo del canal. utilizando el concepto de “mejor sección hidráulica” MÉTODO DE LA VELOCIDAD MÁXIMA PERMISIBLE En este método. Asumiendo que la pendiente lateral (talud) puede seleccionarse. el primero es asumir un ancho del fondo del canal o la profundidad normal de acuerdo a la experiencia. Hay dos opciones para simplificar este proceso. Fortier y Escoby. o velocidad no erodable. Dos métodos para el diseño de canales erodables son presentados: El método de la velocidad permisible y el método de la fuerza tractiva. . y la segunda. pero el lado izquierdo depende únicamente de la geometría de la sección del canal que debe ser determinada y es llamado factor de sección. Lo anterior se debe a que la estabilidad de estos últimos es una función compleja tanto del flujo hidráulico como de los materiales que forman el cuerpo del canal. La tabla también muestra los valores de n de Manning para varios materiales y los valores de la fuerza tractiva permisible. el talud y la velocidad máxima permisible. la profundidad o tirante normal y el ancho de la base del canal. Esta velocidad es muy incierta y variable y puede únicamente estimarse por la experiencia y buen criterio. el factor de sección tiene todavía dos incógnitas.CANALES ERODABLES Las formulas de flujo uniforme. publicaron a bien conocida tabla de velocidades permisibles en canales. Así que la solución es esencialmente un proceso de ensayo y error. dan condiciones insuficientes para el diseño de canales erodables.6) contiene los valores de n. Q y S los cuales son generalmente conocidos. la máxima velocidad permisible. estime el coeficiente de rugosidad de Manning. las cuales son usadas para canales estables. cualquiera de ellos solamente da una guía y no remplaza la experiencia y buen criterio del ingeniero.4. la cual es presentada en la tabla 4.5) (4. Q = (1/n) A A =nQ (4. La formula de Manning es la más comúnmente usada en el diseño de canales erodables. es desarrollar una relación entre el ancho del fondo y la profundidad. En 1925. Utilizando las expresiones para A y p. El arrastre o fuerza tractiva es principalmente función de las variables del flujo hidráulico. y. reglas o normas empíricas de mejor sección hidráulica y economía. Calcule el área de la sección transversal como A = Q / V. y profundidad de flujo. y la fuerza tractiva permisible es primeramente determinada por las propiedades del material del suelo que forma el cuerpo del canal. p = A / R. Calcule el radio hidráulico por la formula de Manning. Una velocidad media entre 0. Adicione un borde libre. La velocidad de diseño del flujo puede ser una máxima que no produzca erosión pero también mínima permisible que no produzca sedimentación. Las dimensiones finales se deciden con base a la practicabilidad. b. Calcule el perímetro mojado. y modifique la sección para que sea práctica. resuelva simultáneamente para el ancho del fondo del canal. METODO DE LA FUERZA TRACTIVA Este método se basa en la premisa de que la fuerza tractiva desarrollada por el empuje del agua sobre el perímetro mojado debe ser menor que el valor de cierta fuerza tractiva permisible. CANALES NO ERODABLES En canales no erodables el cálculo de las dimensiones de los canales se realiza con las formulas de flujo uniforme.6 y 1.0 metros por segundo previene sedimentación y crecimiento de vegetación. . así que. etc. se crea en la dirección del flujo un arrastre o fuerza tractiva. La fuerza tractiva unitaria. F. tales como: tipo de material del cuerpo del canal. coeficiente de rugosidad. Para muy anchos R = y.3. Curvas mostrando el esfuerzo tractivo máximo unitario sobre el fondo y lados del canal son dadas en la las figuras (4.Cuando el agua se mueve en un canal.4) y son promedios para el fondo como lados del canal ya que esta fuerza no es uniformemente distribuida a lo largo del perímetro mojado. MÉTODO DE LA SECCIÓN HIDRÁULICA ÓPTIMO Se debe tener en cuenta ciertos factores. unitario = γ y So (4. taludes. τo. La ecuación más utilizada es la de Manning o Strickler.3.a y 4.76 fondo. Como una aproximación para canales trapezoidales el talud = 0. y la ecuación anterior se convierte en . pendiente del canal. L es la longitud del volumen control y So es la pendiente del fondo del canal. A es el área de la sección transversal. velocidad máxima y mínima permitida. F = γ A L sen α ó F = γ A L So Donde γ es el peso específico del agua. que es igual a la componente efectiva de la gravedad en la dirección del movimiento.b). y su expresión es: Donde: Q = Caudal (m3/s) n = Rugosidad A = Área (m2) R = Radio hidráulico = Área de la sección húmeda / Perímetro húmedo .8) Los valores de fuerza tractiva son dados en la tabla (4. es definida como la fuerza de arrastre por unidad de área mojada. 3549 * C * (D)0.MÉTODO DEL FLUJO UNIFORME Se considera que el flujo uniforme tiene las siguientes características principales: 1. 2. La línea de energía. R es el radio hidráulico. Sw es la pendiente del agua y So es la pendiente del fondo del canal. sus pendientes son todas iguales Sf = Sw = So = S. La ecuación de Manning Donde V es la velocidad media. el agua encuentra resistencia a medida que fluyen aguas abajo.63 * J0. el área mojada. Cuando el flujo ocurre en un canal abierto. específicamente conocido como n de Manning. es decir. La profundidad. la superficie del agua y el fondo del canal son paralelos. La profundidad del flujo uniforme se conoce como profundidad normal.54 . la velocidad y el caudal en cada sección del canal son constantes. Un flujo uniforme se alcanzará si la resistencia se equilibra con las fuerzas gravitacionales. La ecuación de Hazen-Williams V = 0. S es la pendiente de la línea de energía y n es el coeficiente de rugosidad. donde Sf es la pendiente de la línea de energía. k / D la rugosidad relativa y λ el factor de fricción. calculada a partir de la fricción λ (término este conocido como factor de fricción de Darcy o coeficiente de rozamiento).edu.monografias.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000117/contenido/cap4/lec5_2.htm http://www. 128 para tubos de fibrocemento. (Nota: D/4 = Radio hidráulico de una tubería trabajando a sección llena) J = Pérdida de carga [m/m]. BIBLIOGRAFÍA http://www.com/trabajos19/canales/canales. 100 para tubos de hierro fundido.ht m http://www. La ecuación de Colebrook-White Donde Re es el número de Reynolds.Donde: V = Velocidad media del agua en el tubo en [m/s]. C = Coeficiente que depende de la rugosidad del tubo.unal.co/cursos/sedes/palmira/5000117/contenido/cap4/lec4. y la aceleración debida a la gravedad g. La ecuación de Darcy-Weisbach Donde hf es la pérdida de carga debida a la fricción. que es constante.ht m http://www.unal. la relación entre la longitud y el diámetro de la tubería L/D.virtual. 90 para tubos de acero soldado.edu.virtual.co/cursos/sedes/palmira/5000117/contenido/cap4/lec5_1.virtual. D = Diámetro en [m].shtml#seccion .unal. la velocidad del flujo v.