Canales y Vertederos

 

 

FACULTAD DE INGENIERIA Tema: “C N LES Y VERTEDERO S” 

Docente: ANDRES CAMARGO CAYSAHUANA Estudiante: LUCIO GARCIA HERRERA Curso:

MECÁNICA DE FLUIDOS II

Ciclo:

VI

Satipo Perú 2019

 

CANALES

Flujo uniforme en canales:

Entendemos por flujo uniforme en un canal aquel que

ademas de una permanencia en el regimen mantiene la igualdad de forma y area en todas las secciones transversales transversales del curso del agua, esto implica que la pendiente del canal debe de ser uniforme en todo su recorrido y que la seccion transversal se mantiene fija a los largo de el caudal seran constante por lo que en todo momento el tirante tambien es constante. Formula de Munning: n= coeficiente de rugosidad de Kutter

reemplazando en formula de Chezy:

Ejercicios: Ejercicio 1: En un canal se tiene un caudal de 3 m3/seg. y taludes laterales

de 1.5; fondo de 4.00 m, pendiente de 1.8 x 10 -3 , material de revestimiento del canal: concreto revocado. Determinar el tirante y velocidad del flujo. Solucion: Q = 3 m3/seg.

n = 0.011 (segun material de revestimiento)

z = 1.5

a = ??

f = 4.00 m

V = ??

S = 0.0018

 

Usamos:

En el 2º miembro:

En el 1º miembro:

Hallamos “m”: 

Ejercicio 2: Determinar la geometria que se le l e debe dar a un canal de min.

infiltracion que debe trasmitir un caudal de 8,000 lt/seg. Con los datos: Talud : z = 2 Rugosidad : n = 0.010 Pendiente : S = 5 x 10 -4 

 

Solucion:

Para canales de minima infiltracion:

Ejercicio 3: Se

tiene un canal trapezoidal con ancho de base de 2,80 m y taludes

laterales de 62°; tirante de 0.65 m, pendiente de 1.8 x 10 -3 , paredes de fondo de mamposteria de piedra labrada bien terminada. Compare la capacidad de transporte inicial con la que tendra el canal despues de varios años trabajando y en el fondo a crecido helechos que dificultan la circulacion, con rugosidad con helechos de 0.030. Solucion: 

Datos: f = 2.80 m z = tg 62° = 1.881 a = 0.65 m S = 0.0018 n = 0.014 (rugosidad inicial) n = 0.030 (rugosidad con helechos) a) Cuando es nuevo la rugosidad es un solo tipo n = 0.014

 

 

 

VERTEDEROS

A fin de permitir que el exceso de agua pase de una manera segura por encima de la  presa, se equipa equipa con ve vertederos. rtederos. En gene general ral las estructuras a traves de la corriente que cambian el nivel de aguas arriba se denominan vertederos y las estructuras de tipo canal se denominan aforadores, aunque esta distincion no siempre se cumple. Una distincion mas importante es entre dispositivos estandar y no estandar. Un vertedero es un canal de concreto de forma rectangular que conecta las aguas arriba con las aguas abajo, sobre el que fluye agua con uuna na velocidad supercritica. Para tener un perfil ideal, los vertederos deben ajustarse a la parte inferior de la lamina vertiente del agua. Ejercicios:

1. Diseñar un vertedero lateral para derivar un caudal de 500 lps en un canal rectangular de concreto liso que tiene un ancho de 2 m y una pendiente longitudinal del 0.1 0.1 . El caudal de entra entrada da aall canal es de 3.0 m3/s. Variables conocidas: Q1 = 3.0 m3/s Qv = 0.5 m3/s.  b = 2.oo m. So = 0.001 n = 0.014 ( Concreto liso ). Valores calculados: Q2 = 2.5 m3/s. Y2 = 0.91 m ( Profundidad normal ) V2 = 1.38 m/s. Fr2 = 0.462 ( Flujo subcritico )

 

E = 1.01 m ( igual a Y2 + V2 2/2g ) Valores de diseño: P = 0.60 m Z2 = 0.31 m. Cv = 1.925 ( Utilizando la correcciÛn con k = 0.15. Factor de correccion = 0.88) X2 = 10 m ( Valor arbitrario ) C = 16.8442 ( de la formula de Di Marchi para X2, Y2, E, P). En la aplicacion de la formula los angulos deben expresarse en Radianes. R adianes. Aproximacioness sucesivas: Aproximacione Primera aproximacion: Y1 = 0.85 m. X1 = 6.13 m ( de la formula f ormula de Di Marchi para C, Y1, E, P ) L = 10 - 6.13 = 3.87 m. 2Zm = 0.31 + 0.25 = 0.56 m Ecuacion del caudal: caudal: 0.500 = L ( 0.875 ) ( 0.56 )3/2 / 1.27 L = 1.73 m. Como los valores de L no coinciden entonces se asigna otro valor a Y1 ( mayor que 0.85 m) y se repite el procedimiento. Resultados: Qv = 0.50 m3/s L = 1.60 m Y1 = 0.882 m Y2 = 0.910 m

 

2. Hallamos Hallamos el el cauda caudall maximo para el diseño: Qmax el cual es del del 20 al 30

del caudal caudal

de diseño: Qmax = 1.2  1.3 Qd 

Qmax = 1.3 (7.00) = 9.1 m3/seg Qmax = 9.1 m3/seg

El caudal que se va ha verter (Qv) ser· la diferencia entre el caudal maximo (Qmax) y el caudal de diseño (Qd) del canal. Qv = Qmax - Qd Qv = 9.1 - 7.00 = 2.1 m 3/seg Qv = 2.1 m3/seg

Seccion transversal del canal

 

Hallamos el tirante normal. Sabemos que: A = (2.50+ 0.67y)y P =2.50 + 2.40 y S = 0.005 n = 0.014 (para revestimiento de concreto) R = A/P Aplicando Maninng tenemos:

Resolviendo tenemos que: y = 1.35m Todo canal que conduce flujo subcritico tiene efectos aguas arriba, por lo que en la seccion 2 se tiene el tirante normal. Aplicando Bernoulli Bernoulli en la seccion 1 y 2 hallamos el tirante t irante 2 (Y1) :

Donde: Z1 = Z2 (no hay diferencia significativa de cotas) hf 1-2 = 0 (perdida de energÌa despreciable) y2 = 1.35m (tirante normal)

 

  Sustituyendoo valores en (1) se tiene: Sustituyend

Resolviendo tenemos: Y1= 1.25 Sustituyendoo valores sen (2) se tiene: Sustituyend

Considerando a = 0.90 m Si h < 1/3 a entonces h = 0.30 m Q = C(L - 0.1 n)h 3/2  2.1= 2(L - 0.1*2) (0.30) ( 0.30)3/2  L = 6.60 m