fluidos

Unidad II

Capitulo II
II.I Flujo estable uniforme en canales.
La característica distintiva del flujo uniforme es que la superficie del fluido es paralela a la pendiente de la plantilla del canal.Se empleara el símbolo 𝑆 para indicar la pendiente de la plantilla del canal y 𝑆𝑤 para la pendiente de la superficie del fluido. Entonces, para el flujo uniforme, 𝑆𝑤=𝑆. En teoría, el flujo uniformesolo existe si el canal si el canal es prismático, es decir, si sus lados son paralelos a un eje en dirección del flujo. Además, la pendiente del canal 𝑆 debe ser constante. Si la sección transversal opendiente del canal cambiara, entonces la corriente será convergente o divergente, y habría flujo variado.
En el flujo uniforme, la fuerza impulsora del flujo provee el componente del peso delfluido que actúa a lo largo del canal, como se observa en la figura 1. Esta fuerza es 𝑊𝑠𝑒𝑛𝜃, donde 𝑊 es el peso de un elemento dado de fluido, y 𝜃 es el ángulo de la pendiente de la plantilla del canal. Siel flujo es uniforme, no debe acelerar. Por tanto, debe haber una fuerza igual y opuesta que actué a lo largo de la superficie del canal. Esta fuerza es la fricción, y depende de la rugosidad de lassuperficies del canal y del tamaño y forma de su sección transversal.
Al igualar la expresión de la fuerza impulsora con la de aquella que se le opone, se obtiene unaexpresión para la velocidad promedio del flujo uniforme. Robert Manning desarrollo una forma de la ecuación resultante que es común utilizar: 𝑣=1.00𝑛.𝑅23⁄𝑆12⁄
En esta, las unidades deben ser consistentes.La velocidad promedio del flujo 𝑣, estará en 𝑚𝑠⁄ si el radio hidráulico 𝑅 se expresa en 𝑚. La pendiente del canal 𝑆 es adimensional. El valor de 𝑛 depende de la condición de la superficie del canaly, por tanto, es algo análogo a la rugosidad de la pared del canal.
La pendiente 𝑆 de un canal en forma ideal, se define como la relación de la caída vertical ℎ a la distancia...