Verte Deros

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DEFINICIÓN Cuando el borde superior del orificio por donde se vacía un deposito no existe, o en caso de existir, esta por encima del nivel del liquido, se dice que el desagüe tiene lugar por vertedero. El primero que se ocupo de esta cuestión fue G. Poleni, quien consideró el vertedero como un gran numero de orificios continuos, y de este modo trato de calcular tanto el vertedero completo con salida al aire libre, como el incompleto o sumergido, en el que una parte del derrame tiene lugar bajo una lamina de agua (llamado por dicho autor motus mixtus). Los vertederos son utilizados, intensiva y satisfactoriamente, en la medición del caudal de pequeños cursos de agua y conductos libres, así como en el control del flujo en galerías y canales. TERMINOLOGIA El borde superior se denomina cresta, pared o umbral. Los bordes verticales constituyen las caras del vertedero. La carga del vertedor, H, es la altura alcanzada por el agua, a partir de la cresta del vertedor. Los niveles a ambos lados del vertedor se llaman niveles, ¨aguas arriba¨ y ¨aguas abajo¨, respectivamente. Debido a la depresión de la lamina vertiente junto al vertedor la carga H debe ser medida aguas arriba, a una distancia aproximadamente igual o superior a 5H. CLASIFICACIÓN DE LOS VERTEDEROS

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DEFINICIN Cuando el borde superior del orificio por donde se vaca un deposito no existe, o en caso de existir, esta por encima del nivel del liquido, se dice que el desage tiene lugar por vertedero. El primero que se ocupo de esta cuestin fue G. Poleni, quien consider el vertedero como un gran numero de orificios continuos, y de este modo trato de calcular tanto el vertedero completo con salida al aire libre, como el incompleto o sumergido, en el que una parte del derrame tiene lugar bajo una lamina de agua (llamado por dicho autor motus mixtus). Los vertederos son utilizados, intensiva y satisfactoriamente, en la medicin del caudal de pequeos cursos de agua y conductos libres, as como en el control del flujo en galeras y canales. TERMINOLOGIA El borde superior se denomina cresta, pared o umbral. Los bordes verticales constituyen las caras del vertedero. La carga del vertedor, H, es la altura alcanzada por el agua, a partir de la cresta del vertedor. Los niveles a ambos lados del vertedor se llaman niveles, aguas arriba y aguas abajo, respectivamente.

Debido a la depresin de la lamina vertiente junto al vertedor la carga H debe ser medida aguas arriba, a una distancia aproximadamente igual o superior a 5H. CLASIFICACIN DE LOS VERTEDEROS Aceptando las mas variadas formas y disposiciones, los vertederos presentan los ms diversos comportamientos, siendo muchos los factores que pueden servir de base para su clasificacin, entre estos estn: 1. SU FORMA Segn sus formas pueden ser simples o compuestos. A. Dentro de los simples estn:

Rectangulares: Para este tipo de vertederos se recomienda que la cresta del vertedero sea perfectamente horizontal, con un espesor no mayor a 2 mm en bisel y la altura desde el fondo del canal 0.30 m w 2h.

Triangular:

Hacen posible una mayor precisin en la medida de carga correspondiente a caudales reducidos. Estos vertedores generalmente son construidos en placas metlicas en la practica, solamente son empleados los que tienen forma issceles, siendo ms usuales los de 90.

Trapezoidal de cipolleti: Cipolleti procuro determinar un vertedor trapezoidal que compense el decrecimiento del caudal debido a las contracciones. La inclinacin de las caras fue establecida de modo que la descarga a travs de las caras fue establecida de modo que la descarga a travs de las paredes triangulares del vertedor correspondan al decrecimiento de la descarga debido a contracciones laterales, con la ventaja de evitar la correccin en los clculos. Para estas condiciones, el talud resulta 1:4 (1 horizontal para 4 vertical).

Circular: Se emplean rara vez, ofrecen como ventajas la facilidad de construccin y que no requieren el nivelamiento de la cresta.

Proporcionales: Son construidos con una forma especial, para el cual varia proporcionalmente a la altura de lamina liquida (primera potencia de H). Por eso tambin se denominan vertedores de ecuacin lineal. Se aplican ventajosamente en algunos casos de control de las condiciones de flujo en canales, particularmente en canales de seccin rectangular, en plantas de tratamiento de aguas residuales.

B. Compuestos: Estn constituidos por secciones combinadas. 2. SU ALTURA RELATIVA DEL UMBRAL Pueden ser vertedores completos o libres, cuando el nivel de aguas arriba es mayor que el nivel aguas abajo, es decir pp'.

O incompletos o ahogados, en estos el nivel de aguas abajo es superior al de la cresta, p p, en los vertedores ahogados el caudal disminuye a medida que aumenta la sumersin. 3. EL ESPESOR DE LA PARED Segn el espesor de la pared los vertedores se clasifican en:

Vertedores de pared delgada: La descarga se efecta sobre una placa con perfil de cualquier forma, pero con arista aguda.

Vertedores de pared gruesa: e0.66H, la cresta es suficientemente gruesa para que en la vena adherente se establezca el paralelismo de los filetes.

4. LA LONGITUD DE LA CRESTA Pueden ser vertedores sin contracciones laterales (L=B), cuando la longitud de la cresta es igual al ancho del canal y vertedores con contracciones laterales (LB), la longitud L es menor que el ancho del canal de acceso. INFLUENCIA DE LAS CONTRACCIONES Como ya se haba mencionado las contracciones ocurren en los vertedores cuyo ancho es inferior al del canal en que se encuentra instalado. Francis, concluyo despus de muchos experimentos que todo pasa como si en el vertedor con contracciones el ancho se hubiera reducido, segn l, se debe considerar en la aplicacin de la formula en valor corregido para L. Para una contraccin: L=L-0.1H

Para dos contracciones: L=L-0.2H Las correcciones de Francis tambin han sido aplicadas a otras expresiones incluyndose, entre estas, la propia formula de Bazin. INFLUENCIA DE LA FORMA DE LA VENA

FIGURA 1

En los vertedores en el que el aire no penetra en el espacio W, debajo de la lamina vertiente puede ocurrir una depresin, modificndose la posicin de la vena y alterndose el caudal. Esta influencia se puede verificar en vertedores sin contracciones o en vertedores con contracciones, en los cuales la prolongacin de las caras encierra totalmente la vena vertiente, aislando el espacio W. En estas condiciones la lamina vertiente puede tomar una de las siguientes formas: lamina deprimida: el aire es arrastrado por el agua, ocurriendo un vaco parcial en W, que modifica la posicin de la vena. Lamina adherente: ocurre cuando el aire sale totalmente. En cualquiera de estos casos el caudal es superior al previsto o dado por las formulas indicadas. Lamina ahogada: cuando el nivel aguas abajo es superior al de la cresta p p.

DETERMINACION TERICA DEL CAUDAL DE UN VERTEDERO Para el calculo del caudal, se considera un vertedor de pared delgada y seccin geomtrica como se muestra en la figura 2, cuya cresta se encuentra a una altura W, medida desde la plantilla del canal de alimentacin. El desnivel entre la superficie inalterada del agua, antes del vertedor y la cresta, es h y la velocidad uniforme de llegada del agua es V0, de tal modo que:

Si W es muy grande , V02/2g es despreciable y H=h La ecuacin general para el perfil de las formas usuales de vertedores de pared delgada puede representarse por: X=f(y), que normalmente ser conocida

FIGURA 2 Aplicando la ecuacin de Bernoulli para una lnea de corriente entre los puntos 0 y 1, de la figura 2, se tiene:

Si V02/2g, es despreciable, la velocidad en cualquier punto de la seccin 1 vale:

El gasto a travs del rea elemental, de la figura 2, es entonces: Donde considera el efecto de contraccin de la lamina vertiente El gasto total vale:

Que seria la ecuacin general del gasto para un vertedor de pared delgada, la cual es posible integrar si se conoce la forma del vertedor. En la deduccin de la formula se omiti la perdida de energa que se considera incluida en el coeficiente ,, se supuso que las velocidades en la seccin 1 tienen direccin

horizontal y con distribucin parablica, y por otra parte al aplicar Bernoulli entre los puntos 0 y 1 se supuso una distribucin hidrosttica de presiones. INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE LLEGADA La formula de Francis, que considera la velocidad del agua en el canal de acceso, es la siguiente

Donde V es la velocidad en el canal. En muchos casos prcticos esa influencia es despreciable. Ella debe ser considerada en los casos en que la velocidad de llegada del agua es elevada, en los trabajos en que se requiere gran precisin, y siempre que la seccin del canal de acceso sea inferior a 6 veces el rea de flujo en el vertedor (aproximadamente LxH).

Vertedero hidrulicoDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegacin, bsqueda

Vertedero de la presa Faraday, Ro Clackamas, Oregn.

El vertedero hidrulico o aliviadero es una estructura hidrulica destinada a permitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales; siendo el aliviadero en exclusiva para el desage y no para la medicin. Existen diversos tipos

segn la forma y uso que se haga de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas.

Contenido[ocultar]

1 Funciones o 1.1 Aliviadero como elemento de presa o 1.2 Vertedero como elemento de canal 2 Clculo de vertedero 3 Clasificaciones 4 Referencias 5 Bibliografa

[editar] Funciones[editar] Aliviadero como elemento de presa

En las presas de materiales sueltos el aliviadero se dispone fuera del cuerpo de presa por razones de seguridad, en la foto Presa de Guadalhorce, Mlaga, (Espaa).

Tiene varias finalidades entre las que se destaca:

Garantizar la seguridad de la estructura hidrulica, al no permitir la elevacin del nivel, aguas arriba, por encima del nivel mximo (NAME por su siglas Nivel de Aguas Maximas Extraordinarias) (ver: Embalse) Garantizar un nivel con poca variacin en un canal de riego, aguas arriba. Este tipo de vertedero se llama "pico de pato" por su forma Constituirse en una parte de una seccin de aforo del ro o arroyo. Disipar la energa para que la devolucin al cauce natural no produzca daos. Esto se hace mediante saltos, trampolnes o cuencos.

En una presa se denomina vertedero a la parte de la estructura que permite la evacuacin de las aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio de agua.

Generalmente se descargan las aguas prximas a la superficie libre del embalse, en contraposicin de la descarga de fondo, la que permite la salida controlada de aguas de los estratos profundos del embalse.[editar] Vertedero como elemento de canal

Un aliviadero en el ro Humber cerca del Parque Raymore en Toronto, Canad.

Los vertederos se usan conjuntamente con las compuertas para mantener un ro navegable o para proveer del nivel necesario a la navegacin. En este caso, el vertedero est construido significativamente ms largo que el ancho del ro, formando una "U" o haciendo diagonales, perpendicularmente al paso. Dado que el vertedero es la parte donde el agua se desborda, un vertedero largo permite pasar una mayor cantidad de agua con un pequeo incremento en la profundidad de derrame. Esto se hace con el fin de minimizar las fluctuaciones en el nivel de ro aguas arriba.1

El aliviadero en Coburg Lake en Victoria (Australia) despus de una inundacin.

Los vertederos permiten a los hidrlogos un mtodo simple para medir el caudal en flujos de agua. Conocida la geometra de la zona alta del vertedero y el nivel del agua sobre el vertedero, se conoce que el lquido pasa de rgimen lento a rpido, y encima del vertedero de pared gruesa, el agua adopta el calado crtico. Los vertederos son muy utilizados en ros para mantener el nivel del agua y ser aprovechado como lagos, zona de navegacin y de esparcimiento. Los molinos hidrulicos suelen usar presas para subir el nivel del agua y aprovechar el salto para mover las turbinas. Debido a que un vertedero incrementa el contenido en oxgeno del agua que pasa sobre la cresta, puede generar un efecto benfico en la ecologa local del ro. Una represa

reduce artificialmente la velocidad del agua, lo que puede incrementar los procesos de sedimentacin, aguas arriba; y un incremento de la capacidad de erosin aguas abajo. La represa donde se situa el vertedero, al crear un desnivel, representa una barrera para los peces migratorios, que no pueden saltar de niveles.

[editar] Clculo de vertederoVase Vertedero de pared delgada

[editar] ClasificacionesLos vertederos pueden ser clasificados de varias formas:

Por su localizacin en relacin a la estructura principal: o Vertederos frontales o Vertederos laterales o Vertederos tulipa; este tipo de vertedero se sita fuera de la presa y la descarga puede estar fuera del cauce aguas abajo. (Vertedero tulipa descargando agua) desde el punto de vista de los instrumentos para el control del caudal vertido: o Vertederos libres, sin control. o Vertederos controlados por compuertas. desde el punto de vista de la pared donde se produce el vertimiento: o Vertedero de pared delgada o Vertedero de pared gruesa o Vertedero con perfil hidrulico desde el punto de vista de la seccin por la cual se da el vertimiento: o Rectangulares o Trapezoidales o Triangulares o Circulares o Lineales, en estos el caudal vertido es una funcin lineal del tirante de agua sobre la cresta desde el punto de vista de su funcionamiento, en relacin al nivel aguas abajo: o Vertedero libre, no influenciado por el nivel aguas abajo o Vertedero ahogado

Vertederos en un decantador de una planta de tratamiento de potabilizacin en Honduras.

desde el punto de vista de su funcin principal o Descarga de demasas, permitiendo la salida del exeso de agua de las represas, ya sea en forla libre. controlada o mixta, en este caso, el vertedero es tambin conocido como aliviadero. Estas estructuras son las encargadas de garantizar la seguridad de la obra hidrulica como un todo; o Como instrumento para medir el caudal, ya sea en forma permanente, en cuyo caso se asocia con una medicin y registro de nivel permamente, o en una instalacin provisional, para aforar fuentes, o manantiales; o Como estructura destinada al mantenimiento de un nivel poco variable aguas arriba, ya sea en un ro, donde se quiere mejorar o garantizar la navegacin independientemente del cudal de este; o en un canal de riego donde se quiera garantizar un nivel poco variable aguas arriva, donde se ubica una toma para un canal derivado. En este caso se trata de vertederos de longitud mayor que el ancho del ro o canal. La longitud del vertedero se calcula en funcin de la variacin de nivel que se quiere permitir; o Como dispositivo para permitir la salida de la lmina superficial del agua en decantadores en plantas potabilizadoras de agua; o Como estructuras de reparticin de caudales. o Como estructura destinada a aumentar la aereacin (oxigenacin) en causes naturales favoreciendo de esta forma la capacidad de autodepuracin de sus aguas. En este caso se trata siempre de vertederos de paredes gruesas, ms asimilables asaltos de fondo.

Vertedero de pared delgadaDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegacin, bsqueda

El vertedero de pared delgada en el molino de Thorp Washington.

El vertedero de pared delgada en Dobbs cerca de Hoddesdon, Inglaterra.

Los vertederos de paredes delgadas son vertederos hidrulicos, generalmente usados para medir caudales. Para obtener resultados fiables en la medicin con el vertedero de pared delgada es importante que:

tenga la pared de aguas arriba vertical, est colocado perpendicularmente a la direccin de la corriente, y, la cresta del vertedero sea horizontal o, en el caso de que esta sea triangular, la bisectriz del ngulo est vertical.

Adems, debe cuidarse de mantener la presin atmosfrica debajo de la lmina vertida; el canal aguas arriba debe ser recto y estar desobstruido. La carga h, sobre la cresta del vertedero debe ser medida a una distancia suficiente, aguas arriba, para no tener influencia de la curvatura de la superficie lquida en la proximidad del vertedero. Para mantener la presin del aire, y evitar que este se vea succionado, acercando la lmina de agua al aliviadero, se instalan sistemas e aireacin (generalmente tubos a los lados por donde entra el aire).

Contenido[ocultar]

1 Vertedero rectangular 2 Vertedero triangular 3 Vertedero de Cipoletti 4 Vase tambin 5 Referencias

[editar] Vertedero rectangularLa frmula fundamental de caudal vertido en vertederos de seccin rectangular, sin contraccin, tambin conocido como vertedero de Bazin, es:

Donde:

Q = caudal en m3/s = es un coeficiente indicador de las condiciones de escurrimiento del agua sobre el vertedero L = longitud de la solera del vertedero en m h = altura de la lmina vertiente sobre la cresta en m g = aceleracin de la gravedad, en m/s2 V0 = velocidad de llegada de la corriente inmediatamente aguas arriba del vertedero, en m/s

Si el vertimiento fuera de lmina contrada, se debe hacer una correccin, substrayendo: 0.1 h del valor de L por cada contraccin. Cuando la velocidad de aproximacin es baja se puede simplificar la ecuacin de la siguiente forma:

Donde:

- adems de otros factores considera la velocidad de aproximacin.

Las caractersticas del tipo de flujo que afectan Donde:

pueden ser definidas por h y

= altura del vertedero en m

Los valores de

se encuentran en la tabla siguiente

Hd/h h=0.05 h=0.10 h=0.20 h=0.40 h=0.60 h=0.80 h=1.00 h=1.50 0.5 2.316 2.285 2.272 2.266 2.263 2.262 2.262 2.261

1.0 2.0

2.082 2.051 2.037 2.030 2.027 2.026 2.025 2.024 1.964 1.933 1.919 1.912 1.909 1.908 1.907 1.906

10.0 1.870 1.839 1.824 1.817 1.815 1.814 1.813 1.812 \infty 1.846 1.815 1.801 1.793 1.791 1.790 1.789 1.788

[editar] Vertedero triangularPara medir caudales muy pequeos (menos de 6 litros por segundo), se obtiene mejor precisin utilizando aliviaderos de pared delgada de seccin triangular, pues la presin vara con la altura, dndose un gran gradiente de velocidad entre la parte inferior del tringulo y la superior.1 El caudal sobre un aliviadero triangular es dado por la frmula:

Donde:

= ngulo del vrtice del tringulo = aproximadamente a 0.58 variando ligeramente con la carga y el ngulo de la abertura.

[editar] Vertedero de CipolettiEl vertedero tipo Cipoletti es trapezoidal. La inclinacin de los lados es de 4v/1h (4 unidades en la vertical por 1 unidad den la horizontal. El mayor caudal que pasa por la inclinacin de los lados del trapecio, compensa la contraccin lateral de los vertederos rectangulares, por lo tanto pueden utilizarse la frmula y la tabla de coeficientes correspondiente al vertedero rectangular.

Ecuaciones empricas para calcular el Gasto Volumtrico: Francis,King, Bazin, Cone Frmula de BazinSe conoce como frmula de Bazin o expresin de Bazin, denominacin adoptada enhonor deHenri Bazin,a la definicin, mediante ensayos de laboratorio, que permitedeterminar el coeficiente C ocoeficiente de Chzyque se utiliza en la determinacinde la velocidad media en uncanal abiertoy, en consecuencia, permite calcular elcaudalutilizando lafrmula de Chzy. La formulacin matemtica es:

Donde:m = parmetro que depende de larugosidadde la paredR =radio hidrulico

Formula de FrancisLa formula de Francis, que considera la velocidad del agua en el canal de acceso,es la siguiente

Donde V es la velocidad en el canal.En muchos casos prcticos esa influencia es despreciable. Ella debe serconsiderada en los casos en que la velocidad de llegada del agua es elevada, enlos trabajos en que se requiere gran precisin, y siempre que la seccin del canalde acceso sea inferior a 6 veces el rea de flujo en el vertedor (aproximadamenteLxH)

Canales 4.2 Canales El flujo de agua en un conducto puede ser flujo en canal abierto o flujo en tubera.Estas dos clases de flujos son similares en diferentes en muchos aspectos, peroestos se diferencian en un aspecto importante.El flujo en canal abierto debe tener una superficie libre, en tanto que el flujo entubera no la tiene, debido a que en este caso el agua debe llenar completamente elconducto.Las condiciones de flujo en canales abiertos se complican por el hecho de que lacomposicin de la superficie libre puede cambiarcon el tiempo y con el espacio, y tambin por elhecho de que la profundidad de flujo el caudal ylas pendientes del fondo del canal y la superficielibre son interdependientes. En estas la seccin transversal del flujo, es fijadebida a que esta completamente definida por lageometra del conducto. La seccin transversal de una tubera por lo general es Fig. 7 Canales Naturales

P 13

g

i

n

a

|

circular, en tanto que la de un canal abierto puede ser de cualquier forma desdecircular hasta las formas irregulares en ros. Adems, la rugosidad en un canalabierto varia con la posicin de una superficie libre. Por consiguiente la seleccin delos coeficientes de friccin implica una mayor incertidumbre para el caso de canalesabiertos que para del de tuberas, en general, el tratamiento del flujo en canalesabiertos es mas mas que el correspondiente a flujo en tuberas. El flujo en unconducto cerrado no es necesariamente flujo en tuberas si tiene una superficie libre,puede clasificarse como flujo en canal abierto. 4.2.1 Definicin y partes de canales. Clases de canales abiertos. Un canal abierto es un conducto en el cual el agua, fluyecon una superficie libre. De acuerdo con su origen un canal puede ser natural oartificial.Los CANALES NATURALES influyen todos los tipos de agua que existen de maneranatural en la tierra, lo cuales varan en tamao desde pequeos arroyuelos en zonasmontaosas hasta quebradas, arroyos, ros pequeos y grandes, y estuarios demareas. Las corrientes subterrneas que transportan agua con una superficie libretambin son consideradas como canales abiertos naturales.Las propiedades hidrulicas de un canal natural por lo general son muy irregulares.En algunos casos pueden hacersesuposiciones empricas razonablementeconsistentes en las observaciones yexperiencias reales, de tal modo que lascondiciones de flujo en estos canales sevuelvan manejables mediante tratamientoanaltico de la hidrulica terica. Los CANALES ARTIFICIALES son aquellos construidos o desarrollados mediante elesfuerzo humano: canales de navegacin, canales de centrales hidroelctricas, canales y canaletas de irrigacin, cunetas de drenaje, vertederos, canales dedesborde, canaletas de madera, cunetas a lo largo de carreteras etc..., as comocanales de modelos de laboratorio con propsitos experimentales las propiedadeshidrulicas de estos canales pueden ser controladas hasta un nivel deseado odiseadas para cumplir unos requisitos determinados.La aplicacin de las teoras hidrulicas a canales artificiales producirn, por tanto,resultados bastantes similares a las condiciones reales y, por consiguiente, sonrazonablemente exactos para propsitos prcticos de diseos.La canaleta es un canal de madera, de metal, de concreto de mampostera, amenudo soportado en o sobre la superficie del terreno para conducir el agua a travsde un de una depresin. La alcantarilla que fluye parcialmente llena, es un canalcubierto con una longitud compartidamente corta instalado para drenar el agua atravs de terraplenes de carreteras o de vas frreas. El tnel con flujo a superficielibre es un canal compartidamente largo, utilizado para conducir el agua a travs deuna colina o a cualquier obstruccin del terreno.Geometra de un canal.Un canal con una seccin transversal invariable y una pendiente de fondo constantese conoce como canal prismtico. De otra manera, el canal es no prismtico; unejemplo es un vertedero de ancho variable y alineamientocurvo. Al menos que se indique especficamente los canalesdescritos son prismticos. El trapecio es la forma mas comn para canales con bancasen tierra sin recubrimiento, debido a que proveen laspendientes necesarias para la estabilidad.El rectngulo y el triangulo son casos especiales del trapecio. Debido a que elrectngulo tiene lados verticales, por lo general se utiliza para canales construidospara materiales estables, como mampostera, roca, metal o madera. La seccintransversal solo se utiliza para pequeas asqueas, cunetas o a lo largo de carreterasy trabajos de laboratorio. El crculo es la seccin ms comn para alcantarillados yalcantarillas de tamao pequeo y mediano.Los elementos geomtricos son propiedades de una seccin del canal que puede serdefinida enteramente por la geometra de la seccin y la profundidad del flujo. Estoselementos son muy importantes para los clculos del escurrimiento.

Profundidad del flujo, calado o tirante: la profundidad del flujo (h) es ladistancia vertical del punto ms bajo de la seccin del canal a la superficielibre.

Ancho superior: el ancho superior (T) es el ancho de la seccin del canal en lasuperficie libre.

rea mojada: el rea mojada (A) es el rea de la seccin transversal del flujonormal a la direccin del flujo.

Permetro mojado: el permetro mojado (P) es la longitud de la lnea de lainterseccin de la superficie mojada del canal con la seccin transversalnormal a la direccin del flujo.

Radio hidrulico: el radio hidrulico (R) es la relacin entre el rea mojada y elpermetro mojado, se expresa como:

Profundidad hidrulica: la profundidad hidrulica (D) es la relacin del reamojada con el ancho superior, se expresa como:

Factor de la seccin: el factor de la seccin (Z), para clculos de escurrimientoo flujo crtico es el producto del rea mojada con la raz cuadrada de laprofundidad hidrulica, se expresa como:

El factor de la seccin, para clculos de escurrimiento uniforme es el productodel rea mojada con la potncia 2/3 del radio hidrulico, se expresa como:

A continuacin se podr ver los clculos correspondientes para diferentes tipos deseccin geomtrica.

Flujo uniforme, perfiles, Coeficiente de Chezy.

Tipos de flujo.Un flujo permanente es aquel en el que las propiedades fluidas permanecenconstantes en el tiempo, aunque pueden no ser constantes en el espacio.Las caractersticas del flujo, como son: Velocidad (V), Caudal (Q), y Calado (h), sonindependientes del tiempo, si bien pueden variar a lo largo del canal, siendo x laabscisa de una seccin genrica, se tiene que:

Flujo transitorio o No permanenteUn flujo transitorio presenta cambios en sus caractersticas a lo largo del tiempo parael cual se analiza el comportamiento del canal. Las caractersticas del flujo sonfuncin del tiempo; en este caso se tiene que:

Las situaciones de transitoriedad se pueden dar tanto en el flujo subcrtico como enel supercrtico.Flujo uniformeEs el flujo que se da en un canal recto, con seccin y pendiente constante, a unadistancia considerable (20 a 30 veces la profundidad del agua en el canal) de unpunto singular, es decir un punto donde hay una mudanza de seccin transversal yasea de forma o de rugosidad, un cambio de pendiente o una variacin en el caudal.En el tramo considerado, se las funciones arriba mencionadas asumen la forma:

Flujo gradualmente variadoEl flujo es variado: si la profundidad de flujocambia a lo largo del canal. El flujo variado puedeser permanente o no permanente. Debido a queel flujo uniforme no permanente es poco frecuente, el trmino flujo no permanente se utilizar de aqu para adelante para designarexclusivamente el flujo variado no permanente.

El flujo variado puede clasificarse adems como rpidamente variado ogradualmente variado. El flujo es rpidamente variado si la profundidad del aguacambia de manera abrupta en distancias comparativamente cortas; de otro modo esgradualmente variado. Un flujo rpidamente variado tambin se conoce

comofenmeno local; algunos ejemplos son el resalto hidrulico y la cada hidrulica.A.- flujo permanente1) flujo uniforme2) flujo variadoa) flujo gradualmente variadob) flujo rpidamente variadoB.flujo no permanente 1) flujo uniforme no permanente "raro"2) flujo no permanente (es decir, flujo variado no permanente)a) flujo gradualmente variado no permanenteb) flujo rpidamente variado no permanenteESTADO DE FLUJO. El estado o comportamiento del flujo en canales abiertos estagobernado bsicamente por los efectos de viscosidad y gravedad con relacin conlas fuerzas inerciales del flujo.EFECTO DE VISCOSIDAD. El flujo puede ser laminar, turbulento o transaccionalsegn el efecto de la viscosidad en relacin de la inercia.EL FLUJO ES LAMINAR: si las fuerzas viscosas son muy fuertes en relacin con lasfuerzas inerciales, de tal manera que la viscosidad juega con un papel muyimportante en determinar el comportamiento del flujo. En el flujo laminar, laspartculas de agua se mueven en trayectorias suaves definidas o en lneas decorriente, y las capas de fluido con espesor infinitesimal parecen deslizarse sobrecapas adyacentes.EFECTO DE LA GRAVEDAD. El efecto de la gravedad sobre el estado del flujorepresenta por relacin por las fuerzas inerciales y las fuerzas gravitacionales.REGIMENES DE FLUJO: en un canal el efecto combinado de la viscosidad y lagravedad puede producir cualquiera de 3 regimenes de flujo, los cuales se analizancon el nmero de Froude

Flujo Crtico

Cuando Froude vale uno o cuando la velocidad

es igual que la raizcuadra da de la gravedad

por la profundida d. Flujo subcrtico

En el caso de flujo subcrtico, tambin denomina

do flujo lento, el nivelefecti vo del agua en

una seccin determina da est condiciona

do a la condicin decontorn o situada aguas

abajo.Fluj o supercrtic o. En el caso de

flujo supercrtic o, tambin denomina do flujo

veloz, elnivel del agua efectivo en una

seccin determina da est condiciona do a la

condicin de contorno situada

aguas arriba. DISTRIB UCION DE

VELOCID ADES EN UNA SECCION TRANSV

ERSAL:D ebido a la esencia de la superficie

libere y a la friccin a lo largo de las paredes

delcanal, las losidades en un canal no

estn del todo distribuida s en su seccin.

Lamxima velocidad medida en canales normales a

menudo ocurre por debajo de lasuperfici e libre a

una distancia de 0.05 a 0.25 de la profundida

d; cuanto mas cercasest n las bancas

mas profundo se encuentra este

mximo.L a distribuci n de secciones

de un canal depende tambin de otros

factores, comouna forma inusual de la seccin,

la rugosidad del canal y la presencia

de curcas, enuna corriente ancha, rpida y

poco profunda o en un canal muy liso la

velocidad mxima por lo general se encuentra

en la superficie libre. La rugosidad del

canalcausa un increment o en la curvatura

de la curva de distribuci n vertical develocida

des. En una curva la velocidad se

increment e de manera sustancial en ellado

convexo, debido a la accin centrifuga del flujo.

Contrario a la creencia usual, elviento

en la superficie tiene muy poco efecto en

la distribuci n de velocidade s.CANAL

ES ABIERTO S ANCHOS. Observaci

ones hechas en canales muy anchos

han mostrado que la distribuci n

develocida des en la distribuci n central en

esencial es la misma que existira en uncanal

rectangula r de ancho infinito.En otras palabras

bajo esta condicin, los lados del canal no tienen

prcticame nteningun a influencia en la

distribuci n de velocidade s en la distribuci

n central y, por consiguien te el flujo en esta

regin central puede considerar se como

bidimensi onalen el anlisis hidrulico

Perfiles.E xisten muchos tipos de perfiles,

cada uno con caractersti cas diferentes.

Lapendien te del fondo se clasifica como

adversa, horizontal, suave, crtica y empinada.

En general el flujo puede estar por encima o

por debajo de la profundida d normal ypor

encima o por debajo de la profundida d

critica.Per files en Pendiente Adversa.C uando el

fondo del canal sube en la direccin del flujo,

losperfiles resultantes se conocen con

adversos. No existeprof undidad normal,

pero el flujo puede estar por encima

opor debajo de la profundida d critica.

Por debajo de laprofundi dad crtica el

numerador es negativo y la ecuacinti

ene la forma

Perfiles en pendiente horizontal. Para un canal

horizontal la pendiente es 0, laprofundi

dad normal es infinita y el flujo puede

estar porencima o por debajo de la

profundida d critica. Laecuaci n tiene la forma

Perfiles en Pendiente Suave.Una pendiente

suave es aquella en la cual el flujonorm al es

tranquilo, es decir, donde la profundida dnormal y

es mayor que la profundida d por encima

dela normal. Pueden ocurrir 3 perfiles, M

1

,M2

,yM3

,para la profundida

d por encima de la normal, pordebajo de la normal y

por encima de la critica o por debajo de la critica,res

pectivame nte.Perfile s en Pendiente Critica.Cu ando la

profudidad normal y la profundida dcritica son

iguales, los perfiles resultantes sedenomin an C

1

yC3

para la profundida dpor

encimay por debajo dela profundida d critica,res

pectivame nte. La ecuacin tiene la forma

Coeficient e de Manning (n).El valor de n

es muy variable y depende de una cantidad

de factores. Al selecciona run valor

adecuado de n para diferentes condicione s de

diseo, un conocimie ntobsico de estos factores

debe ser considerad o de gran utilidad.R ugosidad

de la superficie Se representa por el

tamao y la forma de los granos del material

que forma elpermetr o mojado y que producen

un efecto retardante sobre el flujo. En general,

losgranos finos resultan en un valor relativame

nte bajo de n y los granos gruesos danlugar a

un valor alto de n. Vegetaci nPuede ser vista como

una clase de rugosidad superficial . Este

efecto dependepr incipalme nte de la altura,

densidad, distribuci n y tipo de vegetacin , y es

muyimpor tante en el diseo de canales pequeos

de drenaje, ya que por lo comn stosno reciben

mantenimi ento regular.Irr egularidad del

canalSe refiere a las variacione s en las

secciones transversal es de los canales, su forma ysu

permetro mojado a lo largo de su eje longitudin

al. En general, un cambio gradualy uniforme

en la seccin transversal o en su tamao y

forma no produce efectosapr eciables en el valor

de n, pero cambios abruptos o alteracione s de

seccionesp equeas y grandes requieren el uso de

un valor grande de n.Alineam iento del canalCurv

as suaves con radios grandes producirn valores de

n relativame nte bajos, entanto que curvas

bruscas con meandros severos increment

arn el n.Sedimen tacin y erosinEn general la

sedimenta cin y erosin activa, dan variacione

s al canal que ocasionan un increment

o en el valor de n. Urquhart (1975) seal que

es importante considerar si estos dos

procesos estn activos y si es probable

que permanezc an activos en elfuturo.O

bstruccin La presencia de obstruccio

nes tales como troncos de rbol, deshechos

de flujos,atas camientos, pueden tener un

impacto significati vo sobre el valor de n. El grado

delos efectos de tale obstruccio nes

dependen del nmero y tamao de ellas.

Aplicando la frmula Manning, la ms grande

dificultad reside en la determina cin

delcoeficie nte de rugosidad n pues no hay un

mtodo exacto de selecciona r un valor n.Para

ingenieros veteranos, esto significa el

ejercicio de un profundo juicio deingenier

a y experienci a; para novatos, puede ser

no ms de una adivinanza , ydiferente

s individuos obtendrn resultados diferentes.

Para calcular entonces el coeficiente

de rugosidad n se dispone de tablas

(como lapublicad a por el U.S Departame

nt of Agricultur e en 1955; Chow, 1959) y

una serie defotograf as que muestran valores

tpicos del coeficiente n para un determina do tipode

canal (Ramser, 1929 y Scobey, 1939).Apa

rte de estas ayudas, se encuentra en la

literatura numerosas frmulas paraexpres ar el

coeficiente de rugosidad de Manning

en funcin del dimetro de laspartcul

as, las cuales tienen la forma

Ecuacion del gasto volumtric

o de Chezy Manning

La frmula de Manning es una

evolucin de la frmula de Chzy para el clculo de

lavelocida d del agua en canales abiertos y tuberas, propuesta

por el ingeniero irlandsRo bert Manning, en 1889:

Para algunos, es una expresin del

denomina do coeficiente de Chzy C

utilizado enla frmula de Chzy,

La expresin ms simple de la frmula

de Manning se refiere al

coeficiente deChzy : De donde, por substituci

n en la frmula de Chzy, se deduce su forma

mashabitu al: De donde, por substituci

n en la frmula de Chzy, se deduce su forma

mashabitu al: Donde:

rea mojada (rea de la seccin del flujo

de agua), en m2

, funcin deltirante

hidrulico h Perme tro mojado,

en m, funcin del tirante hidrulic oh

Un parmetr o que depende de la

rugosidad de la pared, su valor varaentre

0,01 para paredes muy pulidas (p.e.,

plstico) y 0,06 para ros con fondomu

y irregular y con vegetaci n.

Velocida d media del agua en m/s, que es

funcin del tirante hidrulic oh

Caudal del agua en m3

/s, en funcin

del tirante hidrulico h la pendiente

de la lnea de agua en m/m