Mecanica De Fluidos

ME CA-N 1 CA

DE

FLUIDOS

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CURSO SEMESTRAL PARA ESTUDIANTES DE INGENIERIA CIVIL

AUTOR

WENDOR CHEREQUE MORAN INGENIERO CIVIL CIP

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PROFESOR PRINCIPAL DE LA PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU

LIMA - PERU

A mi esposa Yolanda

P R E S E N T A C ION

Tendría que empezar repitiendo 10 dicho con ocasi6n de presentar el libro Mecánica de F1 uidos 1, en cuantoa que existe un número importante de ingenieros hidráulicos peruanos que son de la mayor competencia profesional y/o docente y que sin embargo no escriben o escriben muy poco. Quisiera por eso subrayar la conveniencia de que los profesores nos acostumbremos a publicar, en, pa~ ticu1ar libros de texto. Y esto por varias razones. En primer lugar porque los libros extranjeros est!n cada vez menos alalcance de los estudiantes; en segundo lugar porque los ejemplares de nuestras bibliotecas son insuficientes-y en tercer lugar porque los libros de texto permiten un mayor avance en el desarrollo de los programas analíticos. En la PUCP, por ejemplo, en el curso de Mecánica de Fluidos 1 se tratan los temas tradicionales de un primer curso de Hidráultca y ademSs los asuntos relacionados con elescurrimiento de líquidos en tuberías, hasta las redes de distribución inclusive; en el curso de Mecanica de F1 uidos 2 se tratan los asuntos re1 aci-onados con el escurrimi ento del agua en .. canales y se incluye además un capítulo sobre las principales estructuras h!. draulicas en los canales; y todo esto estaremos más cerca de desarrolla~ -en cursos semestrales de 40 horas- si contamos con sendoslibros de texto. Esta es la pri"ncipal razón por la que sale a luz la presente pubHcaci'ón, la. misma que desarrolla el contenido del curso que con el mismo nombre se dicta en la PUCP para los estudiantes de Ingeniería Civil. Como se ha indicado, en este texto de Mecánica de Fluidos 2 se hace un estudio del escurrimiento del agua en los canales y ademas un estudio de las prin cipales estructurashidraulicas menores. Conviene agregar que en estosestu~ dios se empl ean los conceptos descritos en Mecántca de Fl uidos 1 y los ~todos ordinarios del Análisis Matemático, que las formulaciones se plantean, en general, combi"nando la teoria con los resultados experimentales obtentdosen labora torios hidráulicos de reconocido prestigio y que estas fonnulaciones son herra~ mientas efectivas en lasolución de'problemas reales a que se enfrenta inge .. niero civil en la práctica de la profesión. Termino con un- cordial agradecimiento al ingeniero f1igue1 Guanira Erazo, Jefe del Laboratorio de Microcomputactón de la PUCP, por su desinteresada y va .. liosa ayuda en la elaboración de los programas en Pascal; también a la Srta. Martha Calderón y a la Srta. Elisabeth Ramos, por su valiosacontribución en la preparación del original. autor

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CONTENIDO

CAPITULO 1 : FLUJO PERMANENTE Y UNIFORME EN CANALES (5 h) 1.1 Generalidades 1.1.1 Flujo en canales y tuberías 1.1.2 Tipos de escurrimiento en canales 1.1.3 Tipos de canales 1.1.4 Geometría del canal 1.1.5 Valor de los coeficientes n y e 1.2 Fórmulas 1.2.1 Fórmula de Colebrook-White 1.2.2 Fórmula de Chezy . 1.2.3 Fórmul~ de Mann1ng1.2.4 Otras fórmulas 1.3 Canales de rugosidad compuesta 1.4 Canales de sección compuesta 1.5 Flujo en conductos circulares parcialmente llenos 1.6 Sección más eficiente CAPITULO 2 : 2.1 2.2 2.3 DISEÑO DE CANALES (4 h) Consideraciones generales Diseflo de canales no erosionables Diserto de canales erosionables 2.3.1 Método de la velocidad máxima permitida, 2.3.2 Método de la fuerza tractiva ENERGIAESPECIFICA (6 h) Concepto de energía especffica Curva de EE a caudal constante Curva de caudal a EE constante Flujo subcrítico y flujo supercrítico El resalto hidráulico Asuntos conexos 3.6.1 Pendiente crítica 3.6.2 Entrada libre al canal 3.6.3 Salida libre del canal 3.6.4 Aforadores .de escurrimiento crftico 3~6.5 Partidores de escurrimiento crítico 3.6.6 Flujocrftico en conductos circulares...