Tema 5 Fuentes con escorrentía superficial.
Download
1 / 28

5.1. Introducción. 5.2. Número de Froude. 5.3. Sección de control del flujo. - PowerPoint PPT Presentation


  • 117 Views
  • Uploaded on

Tema 5 Fuentes con escorrentía superficial. 5.1. Introducción. 5.2. Número de Froude. 5.3. Sección de control del flujo. 5.3 Geometría de la sección de una canalización. 5.5 Calado crítico. 5.6 Calado “normal”. 5.1 INTRODUCCIÓN. Caudal: Q = D V/ D t; Q = [L 3 / T]

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' 5.1. Introducción. 5.2. Número de Froude. 5.3. Sección de control del flujo.' - oro


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Tema 5 Fuentes con escorrentía superficial.

  • 5.1. Introducción.

  • 5.2. Número de Froude.

  • 5.3. Sección de control del flujo.

  • 5.3 Geometría de la sección de una canalización.

  • 5.5 Calado crítico.

  • 5.6 Calado “normal”.


5.1 INTRODUCCIÓN

Caudal:

Q = D V/ D t; Q = [L3 / T]

Ecuación de continuidad:

Q = A 1v1 = A 2v2 = .....= A nvn


T

A

P

CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL DE UN FLUJO CON SUPERFICIE LIBRE

  • -Área de la sección de flujo o “área mojada”, A.

  • -Perímetro “mojado”, P.

  • -Radio hidráulico, R;

  • R = A / P.

  • -Ancho superficial, T.

  • -Profundidad “hidráulica”, D; D = A/ T.


FACTORES DE SECCIÓN

  • -Factor de sección “crítico”(Zc):

  • Zc = (A3 / T) 0.5.

  • -Factor de sección “normal” (Zn):

  • Zn = A R 2/3.


Tipo de sección

Area,

A

Perímetro mojado,

P

Radio hidráulico,

R

Rectan-

gular

b y

b + 2 y

b y/ (b+2y)

b

Trape-

cial

(b+zy)y

b+

2y(1+z2) 0.5

(b+zy)y/

[b+2y(1+z2) 0.5]

b + 2zy

Trian-

gular

Z y2

2y(1+z2) 0.5

zy/

2(1+z2) 0.5

2 z y

Ancho superficial,

(1/8)(q - senq)Do2

(1/2q) Do2

¼(1 – senq / q)Do

2(y(Do -y) 0.5

T

Circular

Parcialmente

llena


Tipo de sección

Profundidad Hidráulica

D

Factor de sección crítico

Zc=A1.5/ T0.5

Factor de sección normal

Zn=AR2/3

Rectangular

y

b y 1.5

(by)5/3 [1/(b+2y)]2/3

Trapecial

(b+zy)y/

(b+2zy)

[(b+zy)y] 1.5/

(b+2zy)0.5

[(b+zy)y]5/3/

[b+2y(1+z2) 0.5] 2/3

Triangular

1/2 y

0.7071 z y1.5

Z5/3 y8/3/

[2(1+z2) 0.5] 2/3 )

Circular

(Parcialmente

llena)

(1/8)[(q - senq)/ sen(1/2)q] Do

0.0442[(q – sen q)1.5/ (sen(1/2)q)0.5] Do2.5

(1/2)13/3(q-sen q)(1–(senq)/q)2/3Do8/3


VARIACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DE SECCIONES CIRCULARES PARCIALMENTE LLENAS EN FUNCIÓN DE “y”.


Ecuaci n de bernoulli en conducciones abiertas representaci n gr fica

1 CIRCULARES PARCIALMENTE LLENAS EN FUNCIÓN DE “y”.

2

3

V12/ 2g

V22/ 2g

y1

hf 1-3

y2

z1

z2

V32/ 2g

y3

z3

Ecuación de Bernoulli en conducciones abiertas. Representación gráfica.

H1 = V12/ 2g + y1 + z1 = V22/ 2g + y2 + z2 + hf 1-2 = V32/ 2g + y3 + z3 + hf 1-3


(II) CIRCULARES PARCIALMENTE LLENAS EN FUNCIÓN DE “y”.

(I)

(III)

CLASIFICACIÓN DEL FLUJO LIBRE

Uniforme (I)

(calado y velocidad constantes)

Clasificación

del flujo  

Gradualmente variado (II)

Variado

(calado y

velocidad Rápidamente variado (III)

variables)


5 2 n mero de froude f v g y 0 5
5.2 Número de Froude CIRCULARES PARCIALMENTE LLENAS EN FUNCIÓN DE “y”.F = v/ (g*y) 0,5


Subcrítico o tranquilo CIRCULARES PARCIALMENTE LLENAS EN FUNCIÓN DE “y”.

(F < 1)

Clasificación

del

flujo Supercrítico o rápido

(F > 1)

Crítico

(F = 1)


5 3 secci n de control del flujo

y CIRCULARES PARCIALMENTE LLENAS EN FUNCIÓN DE “y”.c

He

P

Sección de control en vertedor

Sección de control en caída

5.3 SECCIÓN DE CONTROL DEL FLUJO

Es aquella sección en la que se conoce la relación entre el calado del flujo, o de alguna variable que permite obtenerlo, y el caudal.


Línea de calado crítico CIRCULARES PARCIALMENTE LLENAS EN FUNCIÓN DE “y”.

5.5 CALADO CRÍTICO

  • CARACTERÍSTICAS DE LA SECCIÓN DE CALADO CRÍTICO:

  • dy / dx =

  • F = 1

  • El valor del calado crítico (yc) es independiente de la pendiente de fondo del canal. Es decir, es una propiedad de la sección transversal, del caudal y de g.


1 CIRCULARES PARCIALMENTE LLENAS EN FUNCIÓN DE “y”.

2

3

Régimen turbulento

  • Siendo:

De la definición geométrica de Zc:

El cálculo de yc se puede realizar resolviendo el sistema de ecuaciones 1 y 2 anteriores o, hallando la raíz “yc”de la ecuación 3:


El cálculo del calado crítico para una sección rectangular simple se reduce a:


EJEMPLO PRÁCTICO rectangular simple se reduce a:

  • Determinar el calado “crítico” de un canal rectangular revestido con cemento (“n” = 0.013), pendiente de fondo del 2% y 80 cm de ancho, para un caudal de 200 l/ s.

  • Considere  =1.

  • Solución:

  • Zc = by 3/2 = 0.8*y 3/2 ...................................(1)

  • Zc = Q/ g 1/2 = 0.2/ (9.8) 1/2 = 0.064..........(2)

  • El valor del calado que satisface que (1) = (2) es:

yc = 18,5 cm


5 6 calado normal
5.6 CALADO NORMAL. rectangular simple se reduce a:


= rectangular simple se reduce a:

Línea de calado normal

J1

J2

J3

J1 J2 J3  0

  • Pendiente de la rasante de pérdidas de carga según Manning-Strickler:


Tipo de superficie rectangular simple se reduce a:

Valores de “n”

Madera cepillada

0.012

Madera sin cepillar

0.013

Mortero de cemento

0.012 a 0.013

Hormigón

0.014 a 0.016

Piedra labrada

0.014 a 0.015

Ladrillo con mortero de cemento

0.013 a 0.016

Grava

0.029

Superficie de cascote

0.030 a 0.033

Superficie de cascote con cemento

0.020 a 0.025

Canalón semicircular metálico y liso

0.012 a 0.013

Canal excavado en roca, liso y uniforme

0.030 a 0.033

Idem, rugoso e irregular

0.040 a 0.045

Tubo de hierro fundido sin recubrir

0.013 a 0.015

Tubo de hierro fundido recubierto

0.012 a 0.013

Tubo de hierro negro, forjado

0.013 a 0.015

Tubo de hierro forjado, galvanizado

0.014 a 0.017

Tubo de acero en espiral

0.015 a 0.017

Tubo vitrificado para alcantarillas

0.013 a 0.017

Tierra

0.020 a 0.025

Tierra con piedras o hierbas

0.033 a 0.040

VALORES DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD “n”

Ejemplo:

n = 0.014 a 0.016


1 rectangular simple se reduce a:

2

Cálculo del calado “normal”:

El cálculo de yn se puede realizar resolviendo el sistema de ecuaciones 1 y 2 anteriores o, hallando la raíz “yn”de la ecuación 3:

3


b = 60 cm rectangular simple se reduce a:

L = 100 m

Q = 60 l/ s

J 0 = 0.002

  • Ejemplo práctico 1: Se desea proyectar una fuente que consta de una canal de sección rectangular que conecta dos estanques de agua. Determinar el calado “normal” del canal si n = 0.014.


Respuesta: y rectangular simple se reduce a:n = 0.15 m.


Ejemplo práctico 2: Determine el calado normal de circulación en un canal trapezoidal para los datos siguientes:

Q = 16 m3/ s, b = 4. 5 m, z1 = 0.50, z2 = 0.70, J0 = 0.0030 y n = 0.030.

yn es la raíz de la ecuación:


La raíz de la ecuación y circulación en un canal trapezoidal para los datos siguientes:n se puede obtener mediante una calculadora de mano, hoja electrónica (Maple, Mathcad, etcétera), con una Hoja Excel o similar o programas como HEC- RAS, FLOWMASTER, etcétera .

Respuesta: yn = 1. 57 m



Bibliograf a b sica tema 5 fuentes con escorrent a superficial
Bibliografía básica programación en Hoja Excel:TEMA 5 FUENTES CON ESCORRENTÍA SUPERFICIAL

  • González, J. E. (2011): “Hidráulica de fuentes ornamentales e instalaciones acuáticas”, páginas 133 a 168, España.

  • González, J. E. (2010): “Selección de temas de Hidráulica”, 2da. Edición, páginas 157- 195, Servicio de Publicaciones/ Universidad de La Laguna, S/ C de Tenerife, I. Canarias, España.


Pr xima actividad
PRÓXIMA ACTIVIDAD programación en Hoja Excel:

En la próxima actividad se verán, dentro del tema 6 “Fuentes basadas en chorros y láminas”, los aspectos siguientes:

6.1 Generalidades.

6.2 Tipos y características técnicas de las boquillas.

6.3 Ejemplos prácticos.


ad