UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU
TEMA: Diseño de canales por fuerza tractiva
ALUMNO: Carbajal Calderon, Lido Anthony
CONTENIDO 1.
RESUMEN:...........................................................................................1
2.
SUMMARY...........................................................................................1
3.
OBJETIVOS..........................................................................................1
4.
GENERALIDADES...............................................................................1
5.
METODO DE FUERZA TRACTIVA....................................................1
6.
PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO...............................................2
7.
CONCLUSIONES.................................................................................2
1.
RESUMEN:
4.
Para el diseño canales por fuerzas tractivas se basa en el esfuerzo cortante que provoca el flujo tanto en el margen como en el fondo, y en el esfuerzo cortante crítico que resisten los materiales que lo conforman. Para este método de diseño de canales se debe contar con tres datos importantes los cuales son: Gasto de diseño (caudal), tipo de material y pendiente. 2.
SUMMARY
For the design canals for forces tractivas as much in the outer edge as in the bottom is based on the snappish effort that provokes the flow, and in the snappish critical effort that resist the materials that conform it. For this designing method of canals which should be told with three important data they are: I spend designing (flow), type of material and slope. 3.
OBJETIVOS
Conocer el diseño de canal por el método de fuerzas tractivas. Ver los factores que toma en cuenta dicho método. Ver los proceso de diseño del canal por medio de fuerzas tractivas. Ver la eficiencia de dicho método.
MECANICA DE FLUIDOS II
GENERALIDADES
El presente método se basa en la premisa de que la fuerza tractiva desarrollada por el empuje del agua sobre el perímetro mojado debe ser menor que el valor de cierta fuerza tractiva permisible. El arrastre o fuerza tractiva es principalmente función de las variables del flujo hidráulico, y la fuerza tractiva permisible es primeramente determinada por las propiedades del material del suelo que forma el cuerpo del canal. Las particulas solidas que forman el fondo del canal, son sometidas a la accion de las fuerzas hidrodinamicas del flujo como son las fuerza de arrastre, sustentacion y las fuerzas viscosas sobre la superficie de la particula cuya resultante, si es mayor que las fuerzas de equilibrio, como son la gravedad y la cohesion, hara que la particula inicie su movimiento, conociendose esta condicion como condicion critica. El conocer la condicion critica del inicio del movimiento de una particula es de primordial impotancia en la hidraulica fluvial, ya que nos permite diseñar canales que no sufran erosion o bien en determinadas estructuras difinir las condiciones para que no azolven. Para calcular la fuerza critica de la corriente capaz de iniciar el movimiento de las particulas esxiten dos criterios. LA VELOCIDAD MEDIA CRITICA desarrolado apartir de la velocidad media de la corriente. EL ESFUERZO CORTANTE CRITICO (METODO DE LAS FUERZAS TRACTIVAS) Nosotros nos enfocaremos al segundo criterio ya que es el mas representativo en la hidráulica.
ING: ABEL MUÑIZ PAUCARMAYTA
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TEMA: Diseño de canales por fuerza tractiva 5.
ALUMNO: Carbajal Calderon, Lido Anthony
METODO DE FUERZA TRACTIVA
c.
Se obtiene la constante K que se relaciona el esfuerzo cortante crítico que resite una particula en el tlud con el correspondiente al que resiste una partícula en el fondo, por medio de la ecuacion siguiente.
d. e. f.
Se calcula el τc con cualquiera de los métodos (esfuerzo cortante). Se calcula el esfuerzo critico en el talud τct al multiplicar τc0 por K. Se propone una relación entre el tirante d y el ancho del fondo del canal b es decir b/d. Se calculan los esfuerzos máximos que se producen por corrientes tanto en el fondo como en el talud denominándoseles τ0 y τt respectivamente, por medio de las siguientes ecuaciones: Se igualan los esfuerzos τc0 = τ0 = τct = τt obteniendose 2 ecuciones en funcion del tirante que al resolver ambas ecuaciones se obtienen 2 valores del tirante, procediendo a seleccionar el menor. De la relación b/d y con el tirante seleccionado se calcaula b. Con los valores de b y d se define la seccion del canal y se calcula la velocidad del flujo utilizando alguna ecuacion de friccion para fondo sin arrastre como puede ser la de CHEZY, DARCY O MANNING, con la finalidad de verificar si pasa de diseño.
En este método lo que se obtiene es el esfuerzo máximo que puede soportar un partícula sólida, antes de empezar a ser arrastrada por la corriente, es decir el que se produce al paso de un determinado flujo. Al resolver para la fuerza tractiva unitaria τ s que causa el movimiento inminente en una superficie inclinada, como se muestra en la figura del anexo, tenemos que:
τ s=
√
W s cosϕtanθ tan 2 ϕ 1− 2 a tan θ
g.
De igual modo, cuando el movimiento de una partícula sobre una superficie plana es inminente debido a la fuerza tractiva a τ L , lo siguiente se obtiene a partir de la ecuación anterior:
W s tanθ=a τ L La relación τ s a
h. i. j.
τ
se conoce como relación de fuerza tractiva; esta es una relación importante para propósitos de diseño. A partir de las ecuaciones anteriores, la relación es:
√
K= 1−
sen2 ϕ 2 sen θ
k. l. 6.
PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO a. b.
Se selecciona la sección del canal, para proponer el talud del canal, definiendo el angulo que forma dicho talud con la horizontalidad (α). Se obtiene el ángulo de reposo del material con ayuda de tabla y se le designa a dicho angulo con la letra Φ. Se debe cuidad que α se menor que Φ, ya que de lo contrario el material se caeria por su propio peso. MECANICA DE FLUIDOS II
7.
Se calcula el gasto que pasa por la seccion con la ecuacion de continuidad y si este gasto no coincide con el gasto de diseño se repite el procedimieto a partir del paso 6. Cuando e tenga el gasto calculado es igual al de diseño se redondean los valores de b y d a valores practicos y se da un borde libre de 10 % del tirante, pero no menor de 10 cm.
CONCLUSIONES
Este método usado busca que no halle erocion en nuestro canal. El diseño depende básicamente del tipo de suelo del canal. Tiene muchos aspectos a relacionar con la mecánica de suelos.
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ALUMNO: Carbajal Calderon, Lido Anthony
BIBLIOGRAFIA
Pedro Rodríguez Ruiz. (2008). Hidráulica de canales II. México: ej. Chereque Morán, Wendor. (1987). Mecánica de fluídos. 1993, de pucp Sitio web: http://biblioteca.pucp.edu.pe/mecanica_de_fluidos_chereque.html
MECANICA DE FLUIDOS II
ING: ABEL MUÑIZ PAUCARMAYTA
