233723372-metodo-dircto-por-tramos.docx

Upload: flores-olortegui-paul

Post on 21-Feb-2018

216 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    1/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    METODO DIRECTO DE TRAMOS

    INTRODUCCION

    El flujo gradualmente variado, es un flujo permanente cuya profundidad vara demanera gradual a lo largo del canal. Se tendrn en cuenta las siguienteshiptesis:

    1. La prdida de altura en una seccin es igual !ue la de un flujo uniformecon las mismas caractersticas de velocidad y radio hidrulico.

    ". La pendiente del canal es pe!ue#a $%1&'(. Esto !uiere decir !ue laprofundidad del flujo puede medirse verticalmente o perpendicularmenteal fondo del canal y no se re!uiere hacer correccin por presin ni por

    arrastre del aire.

    ). El canal es prismtico.

    *. Los coeficientes de distri+ucin de la velocidad y el de rugosidad sonconstantes en el tramo considerado.

    El movimiento uniforme se da pocas veces en la naturalea. -o ocurre ni aun

    en los canales hechos por el hom+re, en los !ue el flujo solo se aproima al

    movimiento uniforme. Lo real es !ue a lo largo de una conduccin a+ierta

    $canal( hay cam+ios de pendiente, seccin rugosidad y alineamiento !uedetermina la aparicin de un movimiento, !ue siendo permanente no es

    uniforme. Es variado.

    La teora del movimiento gradualmente variado empe a desarrollar en 1/"/de

    0elager y recin est completndose.

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    2/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    OBJETIVOS.

    omprender el comportamiento del flujo gradualmente variado e

    identificar correctamente los perfiles de flujo !ue se pueden presentar en

    los diferentes canales.

    onocer la distancia a la cual se encontrar la profundidad normal del

    flujo, $2n(, usando cual!uiera de los mtodos de clculo.

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    3/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    MARCO TEORICO

    El flujo variado puede ser clasificado como rpidamente variado o gradualmente

    variado. En el primer caso $rpidamente variado( la profundidad de flujo cam+ia

    a+ruptamente en una distancia comparativamente corta, por ejemplo en un resaltohidrulico. En el otro caso, se re!uiere distancias mayores para !ue alcancen a

    desarrollar los perfiles de flujo gradualmente variado. En un canal con flujo

    permanente uniforme puede eistir causas !ue retardan o aceleran la corriente de

    forma !ue pasa a condiciones variadas !ue se manifiestan por un aumento o

    disminucin de la profundidad del flujo, respectivamente.

    ENERGIA EN CANALES ABIERTOS

    En hidrulica se sa+e !ue la energa total del agua en metros34ilogramos por4ilogramos de cual!uier lnea de corriente !ue pasa a travs de una seccin decanal puede epresarse como la altura total en pies de agua, !ue es igual a lasuma de la elevacin por encima del nivel de referencia, la altura de presin y laaltura de velocidad.

    Energa de un flujo gradualmente variado en canales a+iertos.

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    4/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    RESALTO HIDRAULICO O SALTO HIDRAULICO

    El resalto hidrulico es el ascenso +rusco del nivel del agua !ue se presenta enun canal a+ierto a consecuencia del retardo !ue sufre una corriente de agua!ue fluye a elevada velocidad. Este fenmeno presenta un estado de fueras ene!uili+rio, en el !ue tiene lugar un cam+io violento del rgimen de flujo, desupercrtico a su+crtico.

    Este involucra una prdida de energa relativamente grande mediantedisipacin en el cuerpo tur+ulento de agua dentro del resalto. En consecuencia,el contenido de energa en el flujo despus del resalto es aprecia+lementemenor !ue el de antes del mismo.

    La profundidad antes del resalto es siempre menor !ue la profundidad despus del

    resalto. La profundidad antes del resalto se conoce como profundidad inicial y1, y

    despus del resalto se conoce como profundidad fin

    FLUJO VARIADO ACELERADO.

    Se presenta cuando la velocidad del flujo aumenta, y por profundad disminuye

    $fig.+(, en sentido de la corriente5 ocurre cuando la pendiente del canal aumenta

    +ruscamente o cuando eiste una cada vertical.

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    5/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    METODOS DE CLCULO.

    6E7898 9E 7;68S 8S

    6E7898 9=E78 ?8 7;68S

    S8L@=8- 9E 0ESSE

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    6/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    CONCLUCIONES

    Se pudo ver el comportamiento del flujo, adems se identific los

    diferentes tipos de curva de remanso.

    Se pudo conocer las distancias, de los diferentes tipos de tirante, segAn

    la distancia planteada.

    RECOMENDACIONES

    Se recomienda comparar los clculos realiados por los mtodos

    numricos con los resultados o+tenidos por el Bcanales.

    Se de+e identificar los tipos de curva de remanso, para ver la proyeccin

    de la curva

    Este mtodo e simple y aplica+le a canales prismticos. Se utilia para calcular la

    distancia C, del tramo a la cual se presenta un tirante 2" $conocido o fijado por el

    calculista(, a partir de un tirante 21 conocido y los dems datos.

    2.-METODO DIRECTO DE TRAMOS

    2.1.-DEDUCCIN DE LA FORMULA.

    1. onsidrese un tramo del canal con seccin y separadas entre si una

    distancia C.

    ". La ley de conservacin de energa esta+lece !ue:

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    7/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    D2F

    f1

    2

    V 2

    2g=Z+Y+

    V2

    2g +h

    GGGGGGGGGGG $1(

    ). 9e la figura H.H* para ngulos pe!ue#os se cumple !ue :

    tg I sen IS IZZ

    x

    Es decir:

    D3D I S C

    *. 9e acuerdo con el concepto de energa especfica, energa referida al fondo

    del canal, se puede escri+ir:

    EI 2 FV

    2

    2g

    H. si en el tramo no eiste singularidad, la perdida de energaf1

    2

    h se de+e

    eclusivamente a la friccin, por lo tanto :

    f1

    2

    h I

    1

    2

    SEdx

    Si las ecuaciones y estn suficientemente cercanas, puedenaproimarse:

    f1

    2

    h I

    z1+z2

    2 CI CS

    J. sustituyendo valores en la ecuacin $H.JK( y resolviendo para C, se tiene:

    S C E I E C GGGGGGGGG.G $"(S

    S C3 C I E S E GGGGGGGGGGGG.. G $)(

    $ 3 (S S CI E

    E

    GGGGGGGGGGGG..... G $*(

    CIE E

    SS GGGGGGGGGGGG.G $H(

    9nde:

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    8/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    x: distancia del tramo desde una seccin de caractersticas conocidas,

    hasta en !ue se produce un tirante Y2

    .

    E , E :energa especifica $EI2 F V2

    "g( para las secciones y .

    S : pendiente del fondo del canal.:S pendiente promedio de la lnea de energa.

    IS ES 1+ ES 2

    2

    I $SV .n

    R2/3 (

    2.2 PROCEDIMIENTO DEL CLCULO.1.

    1. omenar el clculo en una seccin cuya caractersticas delescurrimiento sean conocidas $seccin del control( a avanar hacia

    donde esa seccin de control ejerce su influencia.

    2. alcular en esa seccin la energa especifica EI2 F V2

    "g y la

    pendiente de la lnea de energaS1

    con la frmula de 6anning.

    ). 9efinir el nAmero de tramos a calcular y a partir de ahi, calcular el

    incremento CyIYfYi

    n

    *. alcular 2"I21Cy5 para este tirante calcular la energa especifica E" y

    la pendiente de la lnea de energa SE".

    H. calcular la pendiente de la lnea de energa promedio en el tramo esdecir:

    IS ES 1+ ES 2

    2 GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG.. $M(

    J. calcular Cy mediante la ecuacin:

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    9/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    CIE E

    SS I

    SS

    Si C es positivo, el clculo se Ba+r avanado hacia aguas a+ajo y si

    es negativa hacia aguas arri+a.En general para variaciones de Cy pe!ue#as, el clculo de CE resulta

    conveniente hacerla con relacin:

    CEICy $13 F 2

    ( GGGGGGGGGGGGGGG.G $J(

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    10/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    EJEMPLOS:

    ).en un canal trapeoidal !ue conduce1.3m

    3

    seg con ancho de solera de 1m,

    talud 1, coeficiente de rugosidad &.&1*, se procduce un !uie+re en su pendiente

    cam+iando desde &.&&/ so+re el lado aguas arri+a a &.&&&* en el lado aguas

    a+ajo como lo muestra la fig.

    alcular el perfil de flujo en el tramo aguas arri+a desde el !uie+re hasta una

    seccin cuyo tirante sea el conjugado mayor 2" del resalto hidrulico, usando:

    - E" t/0/ 034t/ 5/ t/6

    SOLUCION:

    A .Ca!"#de $i%an$e n#%ma .

    a .1 .!a!"# de$i%an$e n#%ma (Yn1=Y1 )

    FLUJO

    SUPERCRIIC

    C!"#$ S%

    &'%(& &) &')S*(+,++-

    &.

    S*(+,+++/FLUJO

    SU0CRIICORESALO

    A1O2ADO

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    11/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    &a%a'=1.3m

    3

    seg()=1m( z=1m(S =0.008,n=0.014

    *#%mann+ :

    '=1

    nR

    2

    3 S1

    2 A

    'n

    S

    1

    2

    =A

    2

    3 A

    &

    2

    3

    ('n

    S

    1

    2)3

    =

    (A

    5

    3

    &

    2

    3)3

    ('nS 12)3

    =( A5

    &2 )

    %eem*azand# :

    (1.30.014

    0.008

    1

    2)3

    = (Yn1+Yn12 )

    3

    (1+2Yn11+12)2

    Ca!"and#se#)$iene :

    Yn1=Y1=0.3737m

    a .2 .!a!"# de$i%an$e n#%ma (Yn2 )

    &a%a'=1.3m

    3

    seg()=1m( z=1m(S =0.0004, n=0.014

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    12/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    *#%mann+ :

    '=1

    n

    R2

    3 S1

    2 A

    'n

    S

    1

    2

    =A

    2

    3 A

    &

    2

    3

    ('nS 12)3

    =( A5

    3

    &

    2

    3)3

    ('n

    S

    1

    2)3

    =(A

    5

    &2 )

    %eem*azand# :

    ( 1.30.0140.0004

    1

    2)3

    =

    (Yn1+Yn12 )3

    (1+2Yn11+12)2

    Ca!"and#se#)$iene :

    Yn2=0.8362m

    a .3Ca!"#de $i%an$e!%i$i!# (Y! )

    &a%a%egimen!%i$i!#se $ienea sig"ien$e e!"a!i#n:

    '2

    g=

    A!3

    T!

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    13/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    '2

    g =

    ()Y!+Z Y!2 )3

    )+2ZY!

    %eem*azand# :

    1.32

    9.81=

    (Y!+Y!2 )3

    (1+2Y! )

    Res#,iend#se #)$iene :

    Y!=0.4718m

    a .4Ca!"#de$i%an$e !#n-"gad#ma+#% (Y2 )

    % !anaes

    Y2=0.5833m

    a .5Iden$ifi!a!i#nde de *e%fide a !"%,ade %emans#

    C#m#Y!=0.4718m

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    14/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    &a%a!ada"nade as se!!i#nesse !a!"an #s

    eemen$#s ge#me$%i!#se hid%a"i!#sdea sig"ien$e mane%a:

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    15/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    # A P R R2

    3

    V,2

    2 g

    7.8&977 1.H)*K& ).)J*HM &.*HJ1K &.HK"J1 &./*JKJ &.&)JHJ

    &./)&&& 1.H1/K& ).)*MHK &.*H)M) &.HK&*M &./HH// &.&)M)*

    &./"&&& 1.*K"*& ).)1K)1 &.**KJ1 &.H/J/K &./M1&/ &.&)/JM

    &./1&&& 1.*JJ1& )."K1&) &.**H*/ &.H/)"K &.//JM1 &.&*&&M

    &./&&&& 1.**&&& )."J"M* &.**1)H &.HMKJ/ &.K&"M/ &.&*1H*

    &.MK&&& 1.*1*1& ).")**J &.*)M"& &.HMJ&* &.K1K)1 &.&*)&/

    &.M/&&& 1.)//*& )."&J1M &.*))&* &.HM")/ &.K)J)) &.&**J/

    &.MM&&& 1.)J"K& ).1MM/K &.*"//M &.HJ/M& &.KH)/H &.&*J)M

    &.MJ&&& 1.))MJ& ).1*KJ& &.*"*JK &.HJH&& &.KM1/K &.&*/1*

    &.MH&&& 1.)1"H& ).1"1)" &.*"&H& &.HJ1"M &.KK&*/ &.&H&&&

    &.M*&&& 1."/MJ& ).&K)&* &.*1J"K &.HHMH" 1.&&KJ) &.&H1KH

    &.M)&&& 1."J"K& ).&J*MH &.*1"&M &.HH)MH 1.&"K)/ &.&H*&1

    &.M"&&& 1.")/*& ).&)J*M &.*&M/* &.H*KKJ 1.&*KM* &.&HJ1M

    &.M1&&& 1."1*1& ).&&/1/ &.*&)J& &.H*J1* 1.&M&MH &.&H/**

    &.M&&&& 1.1K&&& ".KMKK& &.)KK)* &.H*""K 1.&K"** &.&J&/)

    &.JK&&& 1.1JJ1& ".KH1J1 &.)KH&M &.H)/*" 1.11*/) &.&J))H

    &.J/&&& 1.1*"*& ".K"))) &.)K&MK &.H)*H" 1.1)MKJ &.&JJ&&

    &.JM&&& 1.11/K& "./KH&H &.)/J*K &.H)&HK 1.1J1/J &.&J//&

    &.JJ&&& 1.&KHJ& "./JJMJ &.)/"1M &.H"JJ) 1.1/JHJ &.&M1MJ

    &.JH&&& 1.&M"H& "./)/*/ &.)MM/* &.H""JH 1."1"1" &.&M*//

    &.J*&&& 1.&*KJ& "./1&1K &.)M)H& &.H1/J) 1.")/HM &.&M/1K

    &.J)&&& 1.&"JK& ".M/1K1 &.)JK1) &.H1*H/ 1."JHKH &.&/1J/

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    16/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    &.J"&&& 1.&&**& ".MH)J" &.)J*MJ &.H1&H1 1."K*)1 &.&/H)/

    &.J1&&& &.K/"1& ".M"H)* &.)J&)J &.H&J*& 1.)")JK &.&/K)1

    &.J&&&

    & &.KJ&&& ".JKM&J &.)HHK* &.H&""H 1.)H*1M &.&K)*J&.HK&&

    & &.K)/1& ".JJ/MM &.)H1H1 &.*K/&M 1.)/HM/ &.&KM//7.8&7

    7 &.K""/K ".J*/KM &.)*/*& &.*KH1" 1.*&/J" &.1&11)

    E ;x SE

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    17/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    *

    &.MMJ1M 3&.&&M/* &.&&&M1 &.&&&M&&.&&M)

    & 31.&M)J1 31".K1JK1

    &.MJ/** 3&.&&MM) &.&&&MH &.&&&M)&.&&M"

    M 31.&J)M" 31).K/&J)

    &.MJ&/) 3&.&&MJ1 &.&&&/& &.&&&MM&.&&M"

    ) 31.&H)&/ 31H.&))M1

    &.MH))H 3&.&&M*/ &.&&&/* &.&&&/"&.&&M1

    / 31.&*1J" 31J.&MH))

    &.M*J&& 3&.&&M)* &.&&&/K &.&&&/J&.&&M1

    * 31.&"K"J 31M.1&*HK

    &.M)//& 3&.&&M"& &.&&&K* &.&&&K1&.&&M&

    K 31.&1H/K 31/.1"&*M

    &.M)1MJ 3&.&&M&* &.&&1&& &.&&&KM&.&&M&

    ) 31.&&1*& 31K.1"1//

    &.M"*// 3&.&&J// &.&&1&H &.&&1&"&.&&JK

    / 3&.K/HJ/ 3"&.1&MHJ

    &.M1/1K 3&.&&JM& &.&&11" &.&&1&K&.&&JK

    1 3&.KJ/H/ 3"1.&MJ1)

    &.M11J/ 3&.&&JH1 &.&&11K &.&&11H&.&&J/

    H 3&.K*KK" 3"".&"J&J

    &.M&H)/ 3&.&&J)& &.&&1"J &.&&1""&.&&JM

    / 3&.K"KH) 3"".KHHHK

    &.JKK)1 3&.&&J&/ &.&&1)* &.&&1)&&.&&JM

    & 3&.K&M1M 3")./J"MJ

    &.JK)*J 3&.&&H/* &.&&1*" &.&&1)/&.&&JJ

    " 3&.//"H/ 3"*.M*H)*

    &.J/M// 3&.&&HHK &.&&1H" &.&&1*M&.&&JH

    ) 3&./HH*H 3"H.J&&MK

    &.J/*1) 3&.&&)MH &.&&1HK &.&&1HH&.&&J*

    H 3&.H/1&K -29.18188

    CURVA DE REMANSO-METODO DIRECTO POR TRAMOS

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    18/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    E .Us#de!anaes .

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    19/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    # A P RR

    2

    3

    V ,2

    2 g

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

    7.9?1= 1.1JKH ".KHHM &.)KHM &.H)K& 1.111J &.&J)&7.98=2 1.1H") ".K)H" &.)K"J &.H)J" 1.1"/1 &.&J*K7.9>>7 1.1)H) ".K1*/ &.)/KH &.H))) 1.1*H1 &.&JJ/7.99?> 1.11/) "./K*) &.)/J* &.H)&H 1.1J"H &.&J/K7.992 1.1&1* "./M)K &.)/)) &.H"MJ 1.1/&) &.&M1&7.9& 1.&/*M "./H)* &.)/&1 &.H"*/ 1.1K/H &.&M)"7.9=81 1.&J/& "./))& &.)MM& &.H"1K 1."1M" &.&MHH7.9=78 1.&H1H "./1"H &.)M)K &.H1K& 1.")J) &.&MMK7.9&&9 1.&)H& ".MK"1 &.)M&M &.H1J& 1."HJ& &.&/&*7.929= 1.&1/M ".MM1J &.)JMH &.H1)1 1."MJ1 &.&/)&

    7.91?1 1.&&"H ".MH1" &.)J** &.H1&" 1."KJ/ &.&/HM7.911? &.K/J* ".M)&/ &.)J1" &.H&M" 1.)1/& &.&//H7.97=> &.KM&) ".M1&) &.)H/& &.H&*" 1.))KM &.&K1H7.?> &.KH** ".J/KK &.)H*/ &.H&1" 1.)J"1 &.&K*J7.?72 &.K)/J ".JJK* &.)H1J &.*K/" 1.)/H& &.&KM/

    7.8&7 &.K""K ".J*K& &.)*/* &.*KH1 1.*&/J &.1&11

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    20/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    E ;x SE .&977&./11" 3&.&&J& &.&&&J &.&&&J &.&&M* 3&./&1& 8.1977&./&H) 3&.&&HK &.&&&J &.&&&J &.&&M* 3&.MK/& 8.?977&.MKK* 3&.&&HK &.&&&J &.&&&J &.&&M* 3&.MK*& ?.>77&.MK)J 3&.&&H/ &.&&&J &.&&&J &.&&M* 3&.M/K& 17.=77&.M/M/ 3&.&&H/ &.&&&M &.&&&M &.&&M* 3&.M/H& 11.&277&.M/"1 3&.&&HM &.&&&M &.&&&M &.&&M) 3&.M/&& 12.1777&.MMJ* 3&.&&HM &.&&&M &.&&&M &.&&M) 3&.MMH& 12.8877&.MM&/ 3&.&&HJ &.&&&M &.&&&M &.&&M) 3&.MM&& 1&.977

    &.MJH) 3&.&&HH &.&&&/ &.&&&/ &.&&M" 3&.MJH& 1=.=277&.MHK/ 3&.&&HH &.&&&/ &.&&&/ &.&&M" 3&.MHK& 1.1>77&.MH** 3&.&&H* &.&&&/ &.&&&/ &.&&M" 3&.MH)& 1.?&77&.M*K1 3&.&&H) &.&&&K &.&&&K &.&&M" 3&.M*M& 19.9>77&.M*)/ 3&.&&H) &.&&&K &.&&&K &.&&M1 3&.M*&& 1>.=177&.M)/J 3&.&&H" &.&&&K &.&&&K &.&&M1 3&.M))& 18.177&.M))H 3&.&&H1 &.&&1& &.&&1& &.&&M& 3&.M"H& 18.8>77&.M"/H 3&.&&H& &.&&1& &.&&1& &.&&M& 3&.M1M& 1?.?77&.M")J 3&.&&*K &.&&11 &.&&1& &.&&M& 3&.M&K& 27.&777&.M1/M 3&.&&*/ &.&&11 &.&&11 &.&&JK 3&.JKK& 21.7777&.M1*& 3&.&&*M &.&&1" &.&&11 &.&&JK 3&.JK&& 21.9?77&.M&K* 3&.&&*J &.&&1" &.&&1" &.&&J/ 3&.JMK& 22.&>77&.M&*K 3&.&&*H &.&&1) &.&&1" &.&&J/ 3&.JJ/& 2&.7&77&.M&&H 3&.&&** &.&&1) &.&&1) &.&&JM 3&.JHM& 2&.9?77&.JKJ" 3&.&&*) &.&&1* &.&&1* &.&&JM 3&.J**& 2=.&&77&.JK"& 3&.&&*" &.&&1H &.&&1* &.&&JJ 3&.J)1& 2=.?>77&.J//& 3&.&&*& &.&&1H &.&&1H &.&&JH 3&.J1J& 2.877

    &.J/*1 3&.&&)K &.&&1J &.&&1J &.&&JH 3&.J&&& 29.1877

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    21/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    Res*"es$as finaes :

    # L7.8&97 7.77777.8288 7.8&777.821 1.99777.81=& 2.=8777.87>1 &.&7777.>??? =.12777.>?29 =.?&777.>8= .>=777.>>82 9.777.>>7? >.&9777.>9&> 8.19777.>9 8.?9777.>=?& ?.>777.>=27 17.=777.>&=8 11.&2777.>2>9 12.1777

    7.>27& 12.88777.>1&1 1&.9777.>7? 1=.=2777.9?8> 1.1>777.9?1= 1.?&777.98=2 19.9>777.9>>7 1>.=1777.99?> 18.1777.992 18.8>777.9& 1?.?77

    7.9=81 27.&7777.9=78 21.77777.9&&9 21.9?777.929= 22.&>777.91?1 2&.7&777.911? 2&.9?777.97=> 2=.&&77

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    22/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    7.?> 2=.?>777.?72 2.877

    7.8&7 29.1877

    !).-@n canal trapeoidal con talud I1, ancho de solera 1.Hm, coeficiente de

    rugosidad &.&1* y con una pendiente de &.K 2 , conduce un caudal de

    1.8m3

    seg . En una cierta seccin de+ido a la topografa del terreno adopta una

    pendiente del 1 .alcular el perfil del flujo en el tramo de menor pendiente,

    desde la seccin donde se produce el cam+io de pendiente hasta una seccin

    aguas arri+a donde el tirante es 1 menor !ue la profundidad normal, usando:

    3El mtodo de directo por tramos.

    SOLUCION :

    A .Ca!"#de $i%an$en#%ma.

    a .1 .!a!"# de$i%an$e n#%ma (Yn1 )

    &a%a'=

    1.8m3

    seg ()=1.5

    m( z=1

    m( S=0.0009,

    n=0.014

    *#%mann+ :

    '=1

    nR

    2

    3 S1

    2 A

    C!"#$ M)

    C!"#$ S)&'%

    &.

    S(+,+++3

    S(+,+%

    FLUJO&')

    FLUJO

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    23/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    'n

    S

    1

    2

    =A

    2

    3 A

    &

    2

    3

    ('nS 12)3

    =( A5

    3

    &

    2

    3)3

    ('nS 12)3

    =( A5

    &2 )

    %eem*azand# :

    ( 1.80.0140.0009

    1

    2)3

    =

    (1.5Yn1+Yn12 )5

    (1.5+2Yn11+12 )2

    Ca!"and#se#)$iene :

    Yn1=0.676m

    a .2 .!a!"# de$i%an$e n#%ma (Yn2 )

    &a%a'=1.8m

    3

    seg()=1.5m( z=1m( S =0.01,n=0.014

    *#%mann+ :

    '=1

    nR

    2

    3 S1

    2 A

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    24/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    'n

    S

    1

    2

    =A

    2

    3 A

    &

    2

    3

    ('nS 12)3

    =( A5

    3

    &

    2

    3)3

    ('nS 12)3

    =( A5

    &2 )

    %eem*azand# :

    ( 1.80.0140.01

    1

    2 )3

    =

    (1.5Yn2+Yn22 )5

    (1.5+2Yn21+12 )2

    Ca!"and#se#)$iene :

    Yn2=0.341m

    3 .Ca!"#de$i%an$e !%i$i!# (Y! )

    &a%a%egimen!%i$i!#se $ienea sig"ien$e e!"a!i#n:

    '2

    g=

    A!3

    T!

    '2

    g =()Y!+Z Y!2 )3

    )+2ZY!

    %eem*azand# :

    1.82

    9.81=

    (Y!+Y!2 )3

    (1+2Y! )

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    25/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    Res#,iend#se #)$iene:

    Y!=0.472m

    C . Iden$ifi!a!i#nde de *e%fi dea!"%,ade%emans#

    C#m#Yn 2=0.341m

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    26/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    # A P R R2

    3 V ,2

    2 g

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    27/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    7.=>2777 &.K)&M/* "./)H&1/ &.)"/)1M &.*MHK1* 1.K))/H* &.1K&J117.=>777 &.K)/1"H "./*)H&) &.)"KK1K &.*MM*J1 1.K1/M"1 &.1/MJ*&7.=8777 &.KJ"M"H "./M1M/M &.))H")H &.*/"HMM 1./JKJK) &.1M/1M)7.=?777 &.K/MH"H ".K&&&M1 &.)*&H1M &.*/MJ)) 1./""M)K &.1JK))J

    7.7777 1.&1"H"H ".K"/)HJ &.)*HMJJ &.*K"J)& 1.MMMM)* &.1J1&MM7.1777 1.&)MM"H ".KHJJ*& &.)H&K/1 &.*KMHM" 1.M)*HJ* &.1H))*K7.2777 1.&J)1"H ".K/*K"* &.)HJ1JH &.H&"*HK 1.JK)1"" &.1*J1&K7.&777 1.&//M"H ).&1)"&K &.)J1)1/ &.H&M"K* 1.JH))1& &.1)K)1K7.=777 1.11*H"H ).&*1*K) &.)JJ**& &.H1"&MM 1.J1H&)/ &.1)"K*)7.777 1.1*&H"H ).&JKMMM &.)M1H)) &.H1J/11 1.HM/""1 &.1"JKH17.9777 1.1JJM"H ).&K/&J1 &.)MJHK/ &.H"1*K/ 1.H*"M/& &.1"1)1)7.>777 1.1K)1"H ).1"J)*J &.)/1J)J &.H"J1)/ 1.H&/J*) &.11J&&*7.8777 1."1KM"H ).1H*J)& &.)/JJ*J &.H)&M)" 1.*MHM*" &.111&&&7.?777 1."*JH"H ).1/"K1* &.)K1J)& &.H)H"/* 1.***&1* &.1&J"M/

    7.97777 1."M)H"H )."111K/ &.)KJH/K &.H)KMK) 1.*1)*&& &.1&1/"&7.91777 1.)&&M"H ).")K*/) &.*&1H"" &.H**"J& 1.)/)/** &.&KMJ&J7.92777 1.)"/1"H )."JMMJM &.*&J*)" &.H*/J// 1.)HH"K* &.&K)J"&7.9&777 1.)HHM"H )."KJ&H1 &.*11)1/ &.HH)&MJ 1.)"MM&) &.&/K/*M7.9=777 1.)/)H"H ).)"*))H &.*1J1/1 &.HHM*"M 1.)&1&"H &.&/J"M"7.9777 1.*11H"H ).)H"J"& &.*"1&"1 &.HJ1M*1 1."MH"1M &.&/"//*7.99777 1.*)KM"H ).)/&K&* &.*"H/*& &.HJJ&1K 1."H&")K &.&MKJJK

    7.99?777 1.*H1&J1 ).)K""1/ &.*"MMJ" &.HJMM"1 1."*&*M" &.&M/*"K

    E ;x SE ?&.JJ/)*K &.&&""M" &.&&")/" &.&&"*JM 3&.&&1HJM 31.**KJH1 -&.&79>&7

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    28/29

    MECANICA DE FLUIDOS II

    &.JM11&K &.&&"MJ& &.&&"""J &.&&")&* 3&.&&1*&* 31.KJJ1/& -.2>2?17&.JM*)1K &.&&)"1& &.&&"&/" &.&&"1H* 3&.&&1"H* 3".HJ&1/" ->.8&&7?2&.JMMK*) &.&&)J"H &.&&1KH& &.&&"&1J 3&.&&111J 3)."*/HJ& -11.78192&.J/1KH1 &.&&*&&/ &.&&1/"/ &.&&1//K 3&.&&&K/K 3*.&H)HJ/ -1.1&227

    &.J/J)1) &.&&*)J" &.&&1M1H &.&&1MM" 3&.&&&/M" 3H.&&H11* -27.1=7&&=&.JK1&&* &.&&*JK1 &.&&1J1" &.&&1JJ) 3&.&&&MJ) 3J.1**)J) -29.28=9?8&.JKJ&&& &.&&*KKH &.&&1H1H &.&&1HJ) 3&.&&&JJ) 3M.H"KHMJ -&&.81=2>=&.M&1"M/ &.&&H"M/ &.&&1*"J &.&&1*M1 3&.&&&HM1 3K."*J&1" -=&.797289&.M&J/"& &.&&HH*1 &.&&1)** &.&&1)/H 3&.&&&*/H 311.*")J"1 -=.=8&?79&.M1"J&J &.&&HM/J &.&&1"JM &.&&1)&H 3&.&&&*&H 31*."M&M"K -98.>=9&&.M1/J"& &.&&J&1* &.&&11KJ &.&&1")1 3&.&&&))1 31/.1*)J"" -89.8?82>&.M"*/*M &.&&J""M &.&&11)& &.&&11J) 3&.&&&"J) 3").M&J"H* -117.97=12&.M)1"M" &.&&J*"J &.&&1&J/ &.&&1&KK 3&.&&&1KK 3)".)H)MM1 -1=2.?828&&.M)M//* &.&&JJ11 &.&&1&1& &.&&1&)K 3&.&&&1)K 3*M.J&1*H/ -1?7.?>=7

    &.M**JJK &.&&JM/H &.&&&KHJ &.&&&K/) 3&.&&&&/) 3/1.HMK*// -2>2.1&?22?&.M*M*"K &.&&"MJ& &.&&&K)J &.&&&K*J 3&.&&&&*J 3HK.K/K1&) -&&2.128&&2

    CURVA DE REMANSO

    E .Us#de!anaes

  • 7/24/2019 233723372-Metodo-Dircto-Por-Tramos.docx

    29/29

    MECANICA DE FLUIDOS II