flujo gradualmente

INTRODUCCION

El flujo gradualmente variado es el flujo permanente cuya profundidad varía gradualmente a lo largo de la longitud del canal esta definición significa dos condiciones:
1.- Que el flujo es permanente, es decir, que las características hidráulicas del flujo permanecen constante en el intervalo de tiempo en consideración.
2.- Que las líneas de corriente son prácticamenteparalelas, es decir, que la distribución hidrostática de la presión prevalece sobre la sección del canal.

Todas las teorías desarrolladas se apoyan sobre la siguientes hipótesis:

“La pérdida de altura en una sección es la misma que la de un flujo uniforme teniendo la velocidad y radio hidráulico de la sección”

De acuerdo a esta hipótesis, la fórmula del flujo uniforme se puede usar para evaluarla pendiente de la energía de un flujo gradualmente variado en una sección dada del canal, y el correspondiente coeficiente de rugosidad desarrollado primariamente para flujo uniforme es aplicable al flujo variado.
Esta hipótesis no ha sido nunca confirmada precisamente por experimentos o teorías, pero los errores debido a ello se cree que sean pequeños comparados con los envueltos ordinariamenteen el uso de una fórmula de flujo uniforme en la sección del coeficiente de rugosidad. A lo largo de años de uso ésta hipótesis ha probado ser una base adecuada para el diseño. La hipótesis es indudablemente más correcta para el flujo variado donde la velocidad disminuye porque en un flujo de velocidad creciente la pérdida de altura es causada casi enteramente por efectos friccionales,mientras que en un flujo de velocidad decreciente habrá pérdidas por remolinos de gran escala.

Estas situaciones se presentan en vertederos de canal lateral, colectores de escurrimiento pluviales, canales con fronteras permeables y estructuras de caída en el fondo del canal. Se consideran soluciones tabulares de las ecuaciones diferenciales que rigen el flujo espacialmente variado para incrementos ydecrementos de gastos.

ECUACION DINAMICA DEL FLUJO GRADUALMENTE

Consideramos el perfil del flujo gradualmente variado en la longitud elemental dx de un canal abierto, la altura total sobre el plano de referencia en la sección 1 aguas arriba es:
Ecuación # 1
Donde:
H: es la altura total en ft.
z: es la distancia vertical del fondo del canal sobre el datum en ft.
y: es laprofundidad de la sección del flujo en ft.
: es el ángulo de la pendiente del fondo.
: es el coeficiente de energía.
V: es la velocidad media del flujo a través de la sección en ft/seg.
Se supone que  y  son constante a lo largo del tramo del canal en consideración, y por ello la ecuación # 1 se puede escribir así:
Ecuaciones # 2 y 3

Tomando el fondo del canal como el eje x ydiferenciado la ecuación (3) con respecto a la longitud x del perfil de la superficie del agua, el cual se mide a lo largo del eje x, se obtiene la siguiente ecuación:
Ecuación # 4

De la figura se observa que: , , y además se puede demostrar que de la siguiente forma:








Introduciendo el diferencial dx





Con estos resultados la ecuación # 4 se convierte en:Ecuación # 5
Esta ecuación se llama la ECUACIÓN DINAMICA DEL FLUJO GRADUALMENTE VARIADO, y representa la variación de la profundidad de flujo con la distancia X a lo largo del fondo del canal.

IMPORTANCIA DE LA PRACTICA

Esta práctica tiene un alto grado de importancia ya que el análisis del perfil de flujo capacita al ingeniero para aprender anticipadamente los posibles perfiles del flujo quepueden ocurrir en un diseño de un canal dado, cabe mencionar que este procedimiento constituye una parte significante de todos los problemas en diseños de canal para un flujo gradualmente variado.

OBJETIVO

Que los estudiantes sean capaces de calcular los perfiles de flujo permanente y gradualmente variado utilizando el método del paso directo.

EQUIPO:
1. Canal Hidráulico
2. Juego de...