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Diapositiva 1
Ing. LUIS VASQUEZ RAMIREZUNIVERSIDAD NACIONAL DE
CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERIAINGENIERIA HIDRAULICA IIFLUJO
GRADUALMENTE VARIADOEl flujo gradualmente variado se refiere a un
flujo permanente cuya profundidad vara gradualmente en la direccin
del canal, de tal manera que las lneas de corriente son rectas y
prcticamente paralelas y por lo mismo, la distribucin hidrosttica
de presiones prevalece en cada seccin. Debido a que el flujo
gradualmente variado involucra cambios pequeos de profundidad, este
flujo esta relacionado con longitudes grandes del canal.Flujo
Variado RetardadoSe presenta cuando la velocidad del flujo
disminuye, y por ende aumenta el tirante (figura a) en el sentido
de la corriente. Algunas causas que retardan el flujo son:
disminucin brusca de la pendiente del canal; interposicin de
obstculos en el lecho del canal como vertedores, presas, compuertas
de control. Para condiciones inciales de flujo uniforme lento, se
tendr flujo gradualmente variado; para flujo uniforme rpido se
presentara un salto hidrulico al pasar a condiciones de
remanso.
Flujo Variado AceleradoSe presenta cuando la velocidad del flujo
aumenta, y por ende el tirante del agua disminuye (figura b), en
sentido de la corriente, ocurre cuando la pendiente del canal
aumenta bruscamente o cuando existe una cada vertical.
Clasificacin de PerfilesLa clasificacin de los perfiles de flujo
variado esta basada en la pendiente del canal y en la zona en que
se localiza el perfil, como se muestra en la figura 4.5 en el caso
dependientes positivas (el fondo del canal desciende en la direccin
del flujo), se puede establecer un flujo uniforme de tirante dn,
por lo cual dicha pendiente podra ser: Suave si dn > dc, perfil
tipo M Crtica si dn = dc, perfil tipo C Pronunciada si dc > dn,
perfil tipo SEn el caso de pendiente cero (perfil tipo H), o
negativa (perfil tipo A), no existe posibilidad de flujo
uniforme.Ecuacin Dinmica
Ecuacin Dinmica
Ecuacin Dinmica
Ecuacin Dinmica
La ecuacin (4.4) representa la pendiente de la superficie libre
del agua con respecto al fondo del canal y se conoce como la
Ecuacin dinmica del flujo Gradualmente Variado Tipos de perfiles de
flujo en canales prismticos
Mtodos de Integracin para la Ecuacin DinmicaPara el clculo de
perfiles de flujo gradualmente variado se utiliza la ecuacin (4.4)
que no tiene solucin explcita puesto que ni la pendiente de friccin
en flujos reales ni el nmero de Froude son conocidos, por lo que
hay que recurrir a mtodos numricos que tratan de aproximar una
solucin. Se deben hacer algunas suposiciones, entre ellas:Se
consideran subtramos de anlisis relativamente pequeos, de tal forma
que se pueda considerar flujo uniforme y as determinar la pendiente
de friccin utilizando una ecuacin de resistencia al flujo,
usualmente Manning.La pendiente del canal es pequea, por ende la
profundidad del flujo medida verticalmente es aproximadamente igual
a la profundidad medida perpendicularmente al fondo, es decir que
no se requiere corregir la profundidad de flujo por la pendiente.
El coeficiente de rugosidad es independiente del tirante hidrulico
y constante en todo el tramo en consideracin.Mtodos de Integracin
para la Ecuacin DinmicaEn general existen dos casos de clculo:
a) Solucin directa.Se conoce la variacin de profundidades del
agua dy y el problema es encontrar la distancia entre ellas
(dx).
b) Solucin por iteraciones.Se desconoce la variacin de
profundidades del agua (dy) y se conoce la distancia entre ellas
(dx). Como tanto Sf como FR son funciones de y; y sta solo se
conoce en la seccin de control, la profundidad del agua en la
siguiente seccin debe encontrarse por aproximaciones sucesivas.
