Flujo Libre

F32

3. FLUJO LIBRE

3.1

Ecuación de continuidad Q =VA

3.2

Ecuación general de velocidad según CHEZY
V = C RI

R = A/P I = hf /L

Q = caudal V = velocidad media del flujo A = área mojada P = perímetro mojado C = coeficiente de velocidad R = radio hidráulico I = gradiente hidráulico hf = pérdida de energía por fricción L = longitud real del conducto

33

3.3

Elementosgeométricos

Tabla 3.1 Elementos geométricos de la sección del canal. Chow V. T., 1982.

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Figura 3.1 Elementos geométricos de una sección circular. Chow V. T., 1982.

Tabla.3.2 Secciones hidráulicamente óptimas. Chow V. T., 1982.

35

3.4

Coeficientes de velocidad y de fricción

Tabla 3.3 Coeficientes de velocidad y de fricción

Ecuación Ganguillet Kutter (1869) y

C(m1/2/s) 0.00155 1 23 + + I n C= 0.00155 n 1 +  23 +    I  R
C= 87 m 1+ R
1 n R
1/ 6

Coeficiente de fricción n. Ver Tabla 3.4

Bazin

m. Ver Tabla 3.5 n = f(rugosidad, profundidad del agua, sinuosidad del cauce). Ver Tablas 3.6 y 3.7 a = ε/2 si CHR a = δ/7 si CHL a = ε/2 + δ/7 transición entre liso y rugoso

Manning

C=

Logarítmica

 6.7 R  C = 18 log    a 

δ =

11.6 νV*

, V* = gRI 4 RV ν

Re = ε = rugosidad absoluta (Ver Tabla 2.2). δ = espesor de la capa laminar V* = velocidad cortante Re = número de Reynolds ν = viscosidad cinemática (Ver Tabla 1.3)

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Tabla. 3.4

Valores propuestos para el n de Ganguillet y Kutter. Azevedo N. J. M. y Acosta A. G., 1975. n 0.020 0.017 0.015 0.012 0.014 0.012 0.010 0.025 0.035 0.040 0.011 0.013 0.011 0.0130.012 0.011

Descripción del canal Mampostería de piedra pegada Mampostería de piedras rectangulares Mampostería de ladrillos, sin revestimiento Mampostería de ladrillos, revestida Canales de concreto, terminación ordinaria Canales de concreto con revestimiento liso Canales con revestimiento muy liso Canales de tierra en buenas condiciones Canales de tierra, con plantas acuáticas Canales irregularesy mal conservados Conductos de madera cepillada Barro (vitrificado) Tubos de acero soldado Tubos de concreto Tubos de hierro fundido Tubos de asbesto-cemento

Tabla 3.5

Valores propuestos para el m de Bazin. Azevedo N. J. M. y Acosta A. G., 1975.

Descripción del canal Canales y tubos extraordinariamente lisos. Conductos comunes; alcantarillas. Mampostería de piedra bruta. Paredes mixtas(parte revestida y parte sin revestir). Canales en tierra. Canales presentando gran resistencia al flujo

m 0.06 0.16 0.46 0.85 1.30 1.75

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Tabla 3.6 Coeficientes de rugosidad de Manning. Chow V. T., 1982. (Valores en negrillas son los generalmente recomendados para el diseño).
Tipo de cauce y descripción Mínimo A. Conductos cerrados que fluyen parcialmente llenos A1) Metal a) Latón lisob) Acero Estriado y soldado Ribeteado y en espiral c) Hierro fundido Recubierto No recubierto d) Hierro forjado Negro Galvanizado e) Metal corrugado Subdrenaje Drenaje de aguas lluvias A2) No metal a) Lucita b) Vidrio c) Cemento Superficie pulida Mortero d) Concreto Alcantarilla, recta y libre de basuras. Alcantarilla con curvas, conexiones y algo de basuras. Bien terminado. Alcantarillado deaguas residuales, con pozos de inspección, entradas, etc., recto. Sin pulir, formaleta y encofrado metálico. Sin pulir, formaleta y encofrado en madera lisa. Sin pulir, formaleta o encofrado en madera rugosa. e) Madera Machihembrada Laminada, tratada f) Arcilla Canaleta común de baldosas. Alcantarilla vitrificada. Alcantarilla vitrificada con pozos de inspección, entradas, etc. Subdrenaje vitrificadocon juntas abiertas. Valor de n Normal Máximo

0.009 0.010 0.013 0.010 0.011 0.012 0.013 0.017 0.021 0.008 0.009 0.010 0.011 0.010 0.011 0.011 0.013 0.012 0.012 0.015 0.010 0.015 0.011 0.011 0.013 0.014

0.010 0.012 0.016 0.013 0.014 0.014 0.016 0.019 0.024 0.009 0.010 0.011 0.013 0.011 0.013 0.012 0.015 0.013 0.014 0.017 0.012 0.017 0.013 0.014 0.015 0.016

0.013 0.014 0.017 0.014 0.016...