Canales Abiertos

“Año del Centenario de Machu Picchu para el Mundo”

UNIVERSIDAD CIENTIFICA DEL PERU

ASIGNATURA : MECANICA DE FLUIDOS II

INTEGRANTES :
* MARIO NAVARRO TEJADA
* JOY PETER PRADO ESCUDERO

CICLO : VII

DOCENTE : ING. IVAN ULLOA BOCANEGRA

FECHA : 23 – 03 - 2011

IQUITOS - PERU
Introducción
El flujo con superficies libre probablemente es el fenómeno de flujo quecon mas frecuencia se produce en la superficie de la tierra. Las olas de los océanos, las corrientes de los ríos y las corrientes de agua de lluvia son ejemplos que suceden en la naturaleza. Las situaciones inducidas por los humanos incluyen flujos en canales y alcantarilla, escurrimientos sobre materiales impermeables, tales como techos y lotes de estacionamiento, y el movimiento de las olas enpuertos.
En todas estas situaciones el flujo se caracteriza por una interface entre el aire y la capa superior de agua, la cual se denomina superficie libre. En la superficie libre la presión es constante, y en casi todas las situaciones, ésta es la atmosférica.
En ese caso la línea piezometrica y la superficie libre del líquido coinciden. En la práctica de ingeniería, el fluido que la mayoría delos canales abiertos transportan es agua.
En general la altura de las superficies no permanece constante; puede variar de acuerdo con las velocidades del fluido. Otra complejidad es que el flujo con frecuencia es tridimensional. Afortunadamente existen muchos casos en los que se pueden hacer simplificaciones bidimensionales e incluso unidimensionales. Los patrones de flujo en estuarios (unestuario es el curso interior de un rio que recibe la influencia de las mareas oceánicas) y lagos en ciertas circunstancias pueden ser tratados como bidimensionales en el plano horizontal, promediado verticalmente en cuanto a la profundidad. Los flujos en canales y ríos por regla general se tratan como unidimensionales con respecto a la coordenada de la posición a lo largo del lecho de la corriente.La figura 10.1 muestra una distribución de velocidad representativa en la media de un canal. El perfil de velocidad es tridimensional en una sección transversal dada (figura 10.1b). El esfuerzo cortante en la capa limite es no uniforme, mientras que en la superficie el esfuerzo cortante es insignificantes, no obstante varia alrededor del perímetro humedecido. En algunas circunstancias la presenciade corrientes secundarias hará que la velocidad máxima ocurra un poco por debajo de la superficie libre. Pro convención, y se define como la profundidad del lugar más hondo a la superficie libre; observe que “y” no es una coordenada. La siguiente relación de la velocidad media
V=1AAvdA
En el modelo unidimensional se supone que la velocidad es igual a V en cualquier parte de una seccióntransversal. Este modelo da excelentes resultados y se utiliza mucho. Es muy probable que los flujos en canales abiertos sean turbulentos, y se puede suponer que el perfil de velocidad es aproximadamente constante, como en la figura 10.1c, sin un error significativo. Por consiguiente se emplea el modelo unidimensional.
Flujos en canales abiertos
Clasificación de flujos con superficie libre
El flujo enun canal se caracteriza por la velocidad media, aun cuando exista un perfil de velocidad en una sección dada, como se muestra en la figura 10.1. El flujo se clasifica como una combinación de continuo o discontinuo, y de uniforme o no uniforme. Flujo continuo significa que la velocidad media V, lo mismo que la profundidad y, es independiente del tiempo, mientras que el flujo discontinuo necesitaque el tiempo se considerado como una variable independiente. Flujo uniforme implica que V y “y” son independientes de la coordenada de posición en la dirección del flujo; flujo uniforme significa que V y “y” cambian de magnitud a lo largo de dicha coordenada. En la tabla 10.1 se muestra las posibles combinaciones; la coordenada de posición se designa como x.
Tabla 10.1 Combinaciones de flujos...