ECUACIONES FUNDAMENTALES DE LA HIDRULICA
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UNIVERSIDAD DE SONORA
Divisin de Ingenieras. Unidad Centro.
Departamento de Ingeniera Civil y Minas
FORMULARIO DE INGENIERA HIDRULICA PARA LA CARRERA DE INGENIERA CIVIL
Primera Parte. FLUJO A SUPERFICIE LIBRE.
Resumen eleborado por:
MARTN REN SORTILLN VALENZUELA.
Profesor Titular adscrito a la ACADEMIA DE HIDRULICA DE LA UNIVERSIDAD DE SONORA.
Hermosillo Sonora.
ECUACIONES FUNDAMENTALES DE LA HIDRULICA.
ECUACIN DE BERNOULLI.1.- Concepto.
CH1=carga hidrulica en el punto 1 (metros de columna de agua)z1=elevacin del punto 1 respecto a un nivel de referencia (m)..
= carga hidrulica por velocidad en el punto 1 (metros de columna de agua)..
= carga hidrulica de presin (metros de columna de agua).
= presin del agua en el punto 1 (Kg/m).
= velocidad del agua en el punto 1.=1000 Kg/m.
2.- Planteamiento entre dos puntos.
hf=prdidas de carga en la trayectoria (mca)..
3.- Considerando bombeo en la trayectoria.
Hb=carga hidrulica de presin en la bomba (mca).
4.- Considerando turbina en la trayectoria.
T= carga hidrulica cedida a la turbina (mca).
CANALES.
DISEO DE CANALES EN FLUJO UNIFORME.
VariablesDefinicin
Area total en m.
QGasto de diseo(m/s).
nNmero de Manning.
bplantilla del fondo (m)
sPendiente del fondo(m/m)
dtirante (m)
ttalud (m)
Partiendo de la Ecuacin de Manning para la velocidad.
Velocidad de seccin ptima.
Radio Hidrulico:
rea de flujo.
Permetro hmedo
Tirantes y plantillas.
Tirante crtico en un canal rectangular.
En un canal rectangular donde donde q=Vy es el gasto por unidad de ancho, se tiene,
La energa especfica tiene un valor mnimo que se obtiene igualando
o sea,
Este tirante se conoce como tirante crtico. Si se elimina q de las ecuaciones anteriores se tiene
Tirante crtico en un canal trapecial.
En canales trapeciales como se ilustra en la figura siguiente la energa especfica toma la forma:
donde A es el rea de la seccin transversal. Para encontrar el tirante crtico, se tiene
De la figura la relacin entre dA y dy se puede expresar mediante
donde T es el ancho de la seccin transversal en la superficie del lquido:
con
Para el tirante crtico entonces,
Tubera circular trabajando como canal.
VariableelementoUnidad
DDimetrom
dtirantem
nrugosidad
Spendientem/m
Clculos
VariableelementoUnidadFrmulas
ngulo
wcentralradianes
rea de
Aflujom
permetro
Pmojadom
Rradio
hidrulicom
velocidad
vdel flujom/s
Qgastom/s
COMPUERTAS PLANAS RECTANGULARES
Descarga libre. Se d si
m/s
b=ancho de la compuerta (m); a=abertura de la compuerta (m).Ecuaciones para el coeficiente de descarga Cd.
SSi y1/a10
Descarga ahogada. Se d si
Ecuacin para Cd.
VERTEDORES RECTANGULARES DE PARED DELGADA.
(m/s); b=ancho del vertedor(m).
Ecuaciones para el coeficiente ..
Vertedores rectangulares de pared delgada sin contracciones laterales.
1. Mtodo de Hegly.
Lmites de aplicacin
Variableinferiorsuperior
h(m)0.10.6
b(m)0.52
w(m)0.21.13
Componentes de la ecuacin de.
(Componente A)
(Componente B)
(Componente C)
(Componente D)
2. Mtodo de Rehbock (Vertedores sin contracciones laterales)
Lmites de aplicacin (primeras restricciones)Variableinferiorsuperior
h(m)0.010.8
b(m)0.3
w(m)0.06
h/w1
Vertedores rectangulares de pared delgada con contracciones laterales
3.- Mtodo de Hamilton-Smith
Lmites de aplicacin (primeras restricciones)
Variableinferiorsuperior
h(m)0.0750.6
b(m)0.3
w(m)0.3
Lmites de aplicacin (segundo grupo de restricciones)
VERTEDORES RECTANGULARES DE PARED GRUESA. Cuando e/h> 0.67
( m/s); (b=ancho del vertedor).
Cd=coeficiente del vertedor como si fuera de pared delgada.Correcin por espesor del muro del vertedor (Coeficiente 1).
Si 0.67
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