Flujo Gradualmente Variado

Este mapa mental aportará información sobre la Mecánica de Fluidos tocando el tema de flujo gradualmente variado, vertederos e hidráulica de pozos.

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Flujo Gradualmente Variado por Mind Map: Flujo Gradualmente Variado

1. El flujo gradualmente variado, es un flujo permanente cuya profundidad varía de manera gradual a lo largo del canal.

1.1. Hipotesis

1.1.1. La pérdida de altura en una sección es igual que la de un flujo uniforme con las mismas características de velocidad y radio hidráulico.

1.1.2. La pendiente del canal es pequeña (<10%). Esto quiere decir que la profundidad del flujo puede medirse verticalmente o perpendicularmente al fondo del canal y no se requiere hacer corrección por presión ni por arrastre del aire.

1.1.3. El canal es prismático.

1.1.4. Los coeficientes de distribución de la velocidad y el de rugosidad son constantes en el tramo considerado.

2. Ecuación dinámica del flujo gradualmente variado

2.1. Muestra el perfil de un flujo gradualmente variado en una longitud elemental dx de un canal abierto.

3. Tipos de perfil de flujo

3.1. 1.- Según su profundidad.

3.1.1. Zona 1: Sobre la profundidad normal (en pendiente subcrítica) o sobre la profundidad crítica (en pendiente supercrítica).

3.1.2. Zona 2: Entre las profundidades crítica y normal.

3.1.3. Zona 3: Bajo la profundidad crítica (en pendiente subcrítica) o bajo la profundidad normal (en pendiente supercrítica).

3.2. 2.- Según la pendiente del canal.

3.2.1. H: Horizontal.

3.2.2. M: Moderada o subcrítica.

3.2.3. C: Crítica.

3.2.4. S: Pronunciada o supercrítica.

3.2.5. A: Adversa.

4. Estos dos criterios permiten hacer la clasificación como H2, H3; M1, M2, M3; C1, C2, C3; S1, S2, S3; A2 y A3, donde la letra se refiere a la pendiente y el número a la zona de profundidad.

5. Cálculo del perfil de flujo

5.1. Método directo por pasos

5.1.1. Este es un método sencillo, aplicable a canales prismáticos. Divide el canal en tramos cortos y desarrolla los cálculos para cada sección comenzando por una conocida (la sección de control por ejemplo). Si el flujo es subcrítico los cálculos se inician desde aguas abajo y se desarrollan hacia aguas arriba y si es supercrítico se parte de aguas arriba continuándose hacia aguas abajo.

6. ESTUDIOS DE VERTEDEROS EN LOS SISTEMAS DE CONDUCCION POR CANALES

6.1. Los vertederos son estructuras que tienen aplicación muy extendida en todo tipo de sistemas hidráulicos y expresan una condición especial de movimiento no uniforme en un tramo con notoria diferencia de nivel. Normalmente desempeñan funciones de seguridad y control.

6.1.1. Un vertedero puede tener las siguientes misiones

6.1.1.1. – Lograr que el nivel de agua en una obra de toma alcance el nivel de requerido para el funcionamiento de la obra de conducción.

6.1.1.2. – Mantener un nivel casi constante aguas arriba de una obra de toma, permitiendo que el flujo sobre el coronamiento del vertedero se desarrolle con una lámina líquida de espesor limitado.

6.1.1.3. – En una obra de toma, el vertedero se constituye en el órgano de seguridad de mayor importancia, evacuando las aguas en exceso generadas durante los eventos de máximas crecidas.

6.1.1.4. – Permitir el control del flujo en estructuras de caída, disipadores de energía, transiciones, estructuras de entrada y salida en alcantarillas de carreteras, sistemas de alcantarillado, etc.

6.2. VERTEDEROS DE PARED DELGADA

6.2.1. La utilización de vertederos de pared delgada está limitada generalmente a laboratorios, canales pequeños y corrientes que no lleven escombros y sedimentos. Los tipos más comunes son el vertedero rectangular y el triangular. La cara de aguas arriba debe ser instalada verticalmente y el borde de la placa debe estar cuidadosamente conformado. La estructura delgada está propensa a deteriorarse y con el tiempo la calibración puede ser afectada por la erosión de la cresta.

6.2.2. relación entre la descarga y la altura

6.2.2.1. guas arriba del vertedero el flujo es uniforme y la presión varía con la profundidad de acuerdo con la hidrostática (p=ρgh)

6.2.2.2. La superficie libre permanece horizontal hasta el plano del vertedero y todas las partículas que pasan sobre el vertedero se mueven horizontalmente (en realidad la superficie libre cae cuando se aproxima al vertedero).

6.2.2.3. La presión a través de la lámina de líquido o napa que pasa sobre la cresta del vertedero es la atmosférica.

6.2.2.4. Los efectos de la viscosidad y de la tensión superficial son despreciables.

6.2.2.5. Estas suposiciones conducen al modelo de flujo ideal

6.3. VERTEDEROS DE PARED GRUESA

6.3.1. Este tipo de vertederos es utilizado principalmente para el control de niveles en los ríos o canales, pero pueden ser también calibrados y usados como estructuras de medición de caudal. Son estructuras fuertes que no son dañadas fácilmente y pueden manejar grandes caudales.

6.3.1.1. Tipos

6.3.1.1.1. De borde redondeado

6.3.1.1.2. Triangular

6.3.1.1.3. Rectangular