hidraulica , flujo gradualmente variado



Universidad Ricardo Palma
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil
Curso:
Ingeniería Hidráulica
Profesor:
Manuel Casas Villalobos
Informe Nº9:
Flujo Gradualmente Variado
Alumno: Código:

Grupo:Sub-grupo:
2 SS4

Fecha. 12 de Junio del 2013

1.Introducción.
Se considera flujo gradualmente variado, al flujo permanente cuya profundidad varía suavemente en todo un tramo dentro de la longitud de un canal, es decir, que en el tramo se cumple que las condicioneshidráulicas del flujo permanecen constantes en el intervalo de tiempo de interés y las líneas de corriente son prácticamente paralelas.
De acuerdo a lo anterior se acepta como factible que las ecuaciones y teorías del flujo uniforme se utilicen para evaluar la línea de energía, tomar las rugosidades como constantes, suponer que no ocurre arrastre de aire, la sección de la conducción es prismática yconstante y, que la pendiente del canal es muy pequeña.
2.Objetivos.
La practica tiene como finalidad la observación experimental del movimiento gradualmente variado y la toma de datos de las características del flujo mediante una tabulación de distancias vs profundidades para su comparación con métodos propuestos para el comportamiento del movimiento gradualmente variado.
3. Resumen delfundamento teórico:
El flujo gradualmente variado se refiere a un flujo permanente cuya profundidad varía gradualmente en la dirección del canal, de tal manera que las líneas de corriente son rectas y prácticamente paralelas y por lo mismo, la distribución hidrostática de presiones prevalece en cada sección.
Debido a que el flujo gradualmente variado involucra cambios pequeños de profundidad, este flujoestá relacionado con longitudes grandes del canal.
La clasificación de los perfiles de flujo variado está basada en la pendiente del canal y en la zona en que se localiza el perfil. En el caso de pendiente positiva (el fondo del canal desciende en la dirección del flujo).
La altura de la profundidad de un flujo gradualmente variado denotada por H puede referirse como:Donde:
H: Altura respecto a un plano horizontal de referencia
Z: Distancia vertical del plano de referencia al fondo del canal
Y: Profundidad de la sección del flujo
Θ: Ángulo de la pendiente del fondo del canal
α: Coeficiente de Coriolis
V: Velocidad media del flujo en la sección

Tomando como eje de coordenadas X al fondo del canal ydiferenciando la ecuación anterior respecto a éste y considerándolo positivo en la dirección del flujo se obtiene:




Que es la ecuación diferencial general para el flujo gradualmente variado.






La pendiente ha sido definida como el seno del ángulo de la pendiente y se asume positiva si desciende en la dirección del flujo y negativa si asciende;destacándose que la pérdida de energía (ΔH) por fricción siempre es negativa, así tenemos:



Para Θ con pendiente pequeña la ecuación diferencial general se hace:



La Pendiente de Energía SE cuando se utiliza la expresión de Manning es:


Y para canales rectangulares de gran ancho da lugar ala expresión:



Variaciones del Flujo Gradualmente Variado:
Para los casos de F.G.V se pueden presentar tres situaciones:
=0 Sw = S0 No hay variación del tirante del canal.
=(+) Sw < S0 Se incrementa el tirante del canal , CURVAS DE REMANDO.
=(-) Sw > S0 Disminuye el tirante del canal , CURVAS DE CAIDA ....