CURVAS DE REMANSO POR CAMBIOS DE PENDIENTE

Curvas de remanso por cambios de pendiente

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIONFacultad de IngenieraEscuela de formacin Profesional de Ingeniera CivilCurso: Mecnica de fluidos IIDocente: Ing. CHAMOLI FALCON, John WilliamsIntegrantes:ATENCIO ROQUE, Jhoselim l.CORNELIO POMA, ClintonHUAMAN CASTRO, AlexanderFERNANDEZ CHACON, Jimmy

MARCELO GONDRA, PeterQUITO HINOSTROZA, JhoelROMERO AIRE, WiltonROJAS SILVA, LuisZEVALLOS AMARO, KevinCURVAS DE REMANSO POR CAMBIOS DE PENDIENTE

En el diseo de canales se pueden presentar curvas de remanso en pendientes suaves y fuertes.

Aunque pueden existir las pendientes horizontal, adversa y critica, es poco probable que como diseador, lo podamos incluir en algn trabajo. se presentan seis casos generales.De pendiente suave a pendiente ms suave.De pendiente suave a pendiente menos suave.De pendiente suave a pendiente fuerte.De pendiente fuerte a pendiente menos fuerte.De pendiente fuerte a pendiente suave.

DE PENDIENTE FUERTE A PENDIENTE MENOS FUERTE

DE PENDIENTE FUERTE A PENDIENTE MAS FUERTE

DE PENDIENTE FUERTE A PENDIENTE SUAVE.

Una forma prctica de determinar la ubicacin del resalto hidrulico, es con el siguiente proceso:

1. A partir de Yn1 (tirante normal del primer tramo, el de mayor pendiente), calcular el conjugado mayor Y2).2. Comparar Y2 con Yn2 (tirante normal en el segundo tramo, el de menor pendiente):Si Y2>Yn2 el resalto es barrido y se nica en el tramo de menor pendiente (segundo tramo). Antes del resalto se presenta una curva M3, La curva M3, se calcula de la seccin de control que es el cambio de pendiente, con un tirante real Yn1, hacia aguas abajo hasta Y1=y1. El tirante Y1 debe recalcularse a partir del tirante conugado mayor conocido Y2= Yn2

SOLUCION O METODO DE BRESSE

BRESSE en 1860 introdujo ciertas hiptesis que permitieran una simplificacin de la integracin matemtica de la expresin diferencial del flujo gradualmente variado.Esta solucin es un caso particular en la que la hiptesis fundamental es la de considerar una seccin rectangular muy ancha es decir R = Y.BRESSE utilize la formula de CHEZY paraPara expresar las perdidas por frotamiento considerando un C de CHEZY constante. Pero par los calculus que se requieran a qui se utiliza la relacion propuesta por MANNING es decir:

Solucin de Bakhmeteff-Ven Te Chow

PLANTEO DE LA ECUACIONDe la ecuacin dinmica del flujo gradualmente variado:

N y M = exponente hidrulico para clculos de flujo crtico que depende de la forma de la seccin y del tirante. Integrando la 5.36funcin de flujo variado de Bakhmeteff. Los valores obtenidos para diferentes valores de u y N se encuentran en la tabla A1 del apndice (HIDRAULICA DE CANALES - Mximo Villn), sta fue preparada por Bakhmeteff en los aos 1914-1915.Ven Te ChowChow pudo transformar la segunda integral de la ecuacin (5.37) En la forma de la funcin de flujo variado:con el siguiente artificio:Donde:Sustituyendo esto en la ecuacin 5.37:Ecuacin que proporciona la distancia x que existe entre las secciones consideradas y un punto arbitrarioExponente hidrulico N

Valores de N para canales trapezoidales

Curvas de valores de NClculo del exponente hidrulico M:Esta ecuacin indica que si Z=0 (seccin rectangular) entonces M=3, pero, para una seccin trapezoidal M vara con el tirante.

Valores de M para canales trapezoidales

Curvas de valores de MUn canal trapezoidal tiene un ancho de solera b=1 talud z=1 con una pendiente de 0,0005, conduce un canal de 900 l/s en flujo uniforme con un coeficiente de rugosidad n= 0,025. a partir de cierta seccin en adelante, como se muestra en la figura 5.42, es necesario aumentar la pendiente del canal a 0,20.A ) Calcular la distancia L, que deber revestirse de concreto (n =0,015) suponiendo que el material en que se excava el canal resiste hasta una velocidad de 1 m/s.

Figura 5.42 Perfil de flujo

PROBLEMA:

Datos:Q = 900 l/s = 0,9 m3/s 6=1 Z = 1S0 = 0,0005 n = 0,015 (tramo1,*.evestido)n = 0,025 (tramo2, sin revestir)

Solucin:De acuerdo con los datos, se observa que el problema debe resolverse en forma independiente para un tramo revestido y sin revestir, pues el tirante normal en estos tramos son diferentes,Permaneciendo constante para ambos tramos el mismo tirante crtico.

A. Calcular de (tramo revestido)

1.Clculo del tirante normal yn:Para: Q = 0,9, b = 1, Z= 1, n = 0,015, S0= 0,0005 usando las formulas ya estudiadas en el primer y segundo capitulo, se obtiene: yn= 0,676 m, v = 0,794 m/s.2. Clculo del tirante crtico yc:Para: Q = 0,9, b = 1, Z = 1 usando las formulas de flujo critico se obtiene: yc = 0,381m.3. Ubicacin de la seccin de controlLa seccin de control est ubicada en el punto de cambio de pendiente; presentndose el tirante yc = 0.381m en dicho punto.4. Identificacin del perfil de la curva de remansoPara el tramo 1, se tiene que:Como yn = 0,676 > yc 0,381 se genera una curva M.Adems el tirante de agua est por encima del tirante crtico, y no debe sobrepasar al tirante normal, es decir:yn > y > yc > se encuentra en la zona 2luego el perfil es del tipo M2.5.Clculo de la distanciaEl clculo se efecta desde y1 = yc = 0,381 m hacia aguas arriba, hasta un tirante que corresponda a v = 1 m/s, es decir:tomando la solucin positiva, se obtiene:Como se observa en la figura 5.43, el clculo se realizar desde y1 =Yc = 0.381m hasta y2 = 0.572 m, siendo el y promedio para el tramo:

Calculo de M en la ecuacin (5.52), se tiene:

Seccin (1):Seccin (2):. Clculo de los valores de u y v para cada seccin: Clculo de las funciones de flujo variado:Interpolando valores en la tabla A del apndice, se obtiene:

Seccin 1:

Seccin 2:SeccinyuvF(u,N)F(v,J)20.5720.84620.83210.99860.992610.3810.56360.53220.58010.5490diferencias0.28260.41850.4436CUADRO RE RESUMEN TRAMO L1CALCULO DE L1Mtodo Numrico: Este mtodo se utiliza para canales prismticos y no prismticos. Se divide el canal en tramos pequeos y se calcula cada tramo uno a continuacin del otro.

Existen:

a)Mtodo de Integracin Directo por tramos (canales prismticos) , b)Mtodo de Integracin de Tramos fijos (canales prismticos y no prismticos). Mtodo de tramos fijos:

Mtodo aplicable para canales prismticos y no prismticos.

El procedimiento requiere conocer el tirante y1, de una seccin previamente especificada, el cual se utiliza para calcular el tirante y2 que se presenta en un tramo.EJEMPLO