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MECÁNICA DE FLUIDOS 2
PRESENTACIÓN
CONTENIDO
BIBLIOGRAFÍA
CAPITULO 1.- FLUJO PERMANENTE Y UNIFORME EN CANALES
1.1 Generalidades
1.1.1 Flujo en canales y tuberías.
1.1.2 Tipos de escurrimiento en canales.
1.1,3 Tipos de canales
1.1.4 Geometría del canal
1.1.5 Valor de los coeficientes alfa y beta
1. 2 Fórmulas
1.2.1 Fórmula de Colebrook-White
1.2.2 Fórmula de Chezy
1.2.3 Fórmula de Manning
1.2.4 Otras fórmulas
Fórmula de Ganguillet-Kutter
Fórmula de Bazin
Comentarios
1.3 Canales de rugosidad compuesta
Método de la suma de fuerzas
Método de la suma de caudales
1.4 Canales de sección compuesta
1.5 Flujo en conductos circulares parcialmente llenos
Variación de la velocidad con la profundidad
Variación del caudal con la profundidad
1.6 Sección más eficiente
Sección rectangular
Sección trapezoidal
CAPITULO 2.- DISEÑO DE CANALES
2.1 Consideraciones Generales
Clasificación
Pautas para el disefio
2.2 Diseño de canales no erosionables
Velocidad media conocida
Pendiente conocida
Velocidad media y pendiente conocidas
Ancho de fondo conocido
Profundidad de agua conocida
2.3 Diseño de canales erosionables
2.3.1 Método de la velocidad máxima permitida
2.3.2 Método de la fuerza tractiva
Distribución de la fuerza tractiva.
Relación de las fuerzas tractivas en la pared y el fondo
Fuerza tractiva permitida
Metodología
CAPITULO 3.- ENERGIA ESPECIFICA
3.1 Concepto de energía específica
3.2 Curva de energía específica a caudal constante
Comentarios
Sección no rectangular
Comentarios
3.3 Curva de caudal a energía específica constante
Comentarios
3.4 Flujo subcrítico y flujo supercrítico
3.5 El resalto hidráulico
Tirantes del resalto
Pérdida de carga
Longitud del resalto
Fuerzas específicas
3.6 Asuntos conexos
3.6.1 Pendiente crítica
Incremento brusco de la pendiente del canal
3.6.2 Entrada libre al canal
Comentarios
3.6.3 Salida libre del canal
3.6.4 Aforadores de escurrimiento crítico
3.6.5 Partidores de escurrimiento crítico
CAPITULO 4.- FLUJO PERMANENTE GRADUALMENTE VARIADO
4.1 Ecuación general
4.2 Clasificación de perfiles
Comentarios
4.3 Cálculo de perfiles
4.3.1 Método de integración gráfica
4.3.2 Método de integración directa
4.3.3 Método directo tramo a tramo
4.3.4 Método estándar tramo a tramo
Canales prismáticos
Canales naturales
4.4 Secciones de control
4.5 Canal que une dos embalses
4.5.1 Flujo subcrítico
Caso de Y1 constante
Caso de Y2 constante
4.5.2 Flujo supercrítico
4.6 Flujo variado espacialmente
4.6.1 Flujo con caudal creciente
4.6.2 Flujo con caudal decreciente
4.6.3 Ejemplos de aplicación
Desagüe parcial
CAPITULO 5.- FLUJO PERMANENTE RAPIDAMENTE VARIADO
5.1 Vertederos de pared delgada
5.1.1 Vertedero triangular
5.1.2 Vertedero rectangular
Corrección por contracciones laterales
5.1.3 Vertedero Cipolletti
Aireación de la vena líquida
5.1.4 Vertederos estándar
5.2 Vertederos de pared gruesa
a) Formulación teórica
o) Formulación real
5.3 Vertedero de desborde
5.3.1 Introducción
En las bocatomas fluviales
En los embalses o reservorios
5.3.2 Forma del perfil
5.3.3 Fórmula de la descarga
Comportamiento de los vertederos
5.3.4 Presencia de pilares en la cresta
Compuertas de tambor en la cresta
5.3.5 Flujo al pie del vertedero
El salto en ski
El canal de descarga
5.4 Lechos amortiguadores
5.4.1 El resalto como disipador de energía
5.4.2 Profundización del lecho
5.4.3 Lechos amortiguadores de diseño generalizado
Lecho amortiguador USBR II
5.5 Vertedero de caída recta
5.6 Orificios y compuertas
5.6.1 Flujo a través de orificios
Esquema teórico del flujo
Esquema real del flujo
Pérdida de energía
Descarga sumergida
Orificios con contracción incompleta
Orificios de pared gruesa
5.6.2 Flujo a través de compuertas
Compuerta vertical
Compuerta radial, de sector o Tainter
Compuerta rodillo
Comentarios
CAPITULO 6.- SINGULARIDADES EN CANALES
6.1 El resalto oblicuo
6.2 Curvas
6.2.1 Curvas en régimen subcrítico
Flujo espiral
Sobreelevación
Pautas para el diseño
6.2.2 Curvas en régimen supercrítico
Pérdida de energía (hp)
Ondas cruzadas
Pautas para el diseño
1. Peraltado
2. Curvas de transición
6.3 Transiciones
6.3.1 Transiciones en régimen subcrítico
a) Grado de variación
b) Pérdida de carga
c) Desnivel de la superficie del agua
d) Margen libre.
e) Sello hidráulico
f) Material
g) Transiciones de enlace
h} Dimensionamiento
6.3.2 Transiciones en régimen supercrítico
Divergencias
6.4 Alcantarillas
Tipos de flujo en una alcantarilla
CAPITULO 7.- ESTRUCTURAS HIDRAULICAS EN CANALES
7.1 Descripción de las estructuras
7.1.1 Estructuras de conducción
Cruce de vía
Sifón invertido
Flume
Flume apoyado
Flume elevado
Caída
Caída vertical
Caída rectangular inclinada
Caída entubada
Caída dentada
Chute
Chute entubado
7.1.2 Estructuras de regulación
Represa
Represa y caída
Toma
Represa a la entrada de tubería
Escotadura de control a la entrada de tubería
7.1.3 Estructuras de protección
Estructuras de protección interior
Aliviadero lateral
Aliviadero de sifón
Desfogue terminal
Estructuras de protección exterior
Sifón invertido
Alcantarilla
Paso superior
Entrada al canal
7.1.4 Estructuras de medición
Flume Parshall
Flume Parshall modificado
Vertedero
Caja vertedora
Medidor de flujo abierto
Orificio de carga constante
7.1.5 Estructuras de disipación de energía
Estructuras de disipación de tipo impacto
Estructuras de disipación de tipo salto hidráulico
7.1.6 Elementos de seguridad
7.2 Control hidráulico
7.3 Protección contra la erosión
7.4 Protección contra la percolación
7.5 Diseño hidráulico de algunas estructuras
7.5.1 Diseño hidráulico de un cruce de vía
Relleno mínimo
Transiciones
Control
7.5.2 Diseño hidráulico de un flume apoyado
Relación b/d
Velocidad y pendiente
Freeboard
Transición de entrada
Transición de salida
Comentario
7.5.3 Diseño hidráulico de un sifón invertido
Componentes
Consideraciones de diseño
Procedimiento de diseño
7.5.4 Diseño hidráulico de un chute de canal abierto
Descripción
Consideraciones de diseño
Procedimiento de diseño
Determinar el flujo en el chute
Diseño de la trayectoria
Diseño de la cámara disipadora
Diseño de la transición de salida
Formación de olas
Alternativa
7.5.5 Diseño hidráulico de un partidor
Espesor de la barrera
CAPITULO 8.- NOCIONES DE FLUJO NO PERMANENTE EN CANALES
8.1 Flujo no permanente gradualmente variado
8.1.1 Ecuación de continuidad
8.1.2 Ecuación del movimiento
8.1.3 Flujo uniformemente progresivo
Onda de subida monoclinal
Cálculo de la velocidad Vw
Ecuación del movimiento simplificada
Perfil de la onda
Onda provocada por la ruptura de un dique
8.1.4 Propagación de la onda
Determinación de c
Comentario
8.2 Flujo no permanente rápidamente variado
8.2.1 Flujo uniformemente progresivo
8.2.2 Tipos de oleaje
Oleaje tipo A
0leaje tipo B
0leaje tipo C
Oleaje tipo D
Comentario
8.2.3 Solución de problemas de oleaje
Cambio en el ancho del canal
Canal con tramo ensanchado intercalado
Comentarios
Canal con bifurcación
APENDICE A1 : PROGRAMA EN PASCAL PARA EL CALCULO DE PERFILES POR EL METODO DIRECTO TRAMO A TRAMO
APENDICE A2: PROGRAMA EN PASCAL PARA EL CALCULO DE PERFILES POR EL METODO ESTANDAR TRAMO A TRAMO (CANALES PRISMATICOS)