En esta 1era edición de la Revista

Mecánica de Fluidos les traemos

importantes temas como lo es el Flujo

Gradualmente Variado, además de

formulas y esquemas de desarrollo para

los mismo.

También les hablaremos un poco de lo

que son los Vertederos Hidráulicos y

cual es su uso e importancia.

Editorial…………………………………………….1

Índice….…………………………………………….2

Flujo Gradualmente Variado…………….3

Clasificación de los Perfiles…………….4

Calculo del Perfil del Flujo………………..5

Vertederos………………………………………..6

Hidráulica de Pozos………………………....8

Captaciones de Agua Subterránea…..9

El Flujo Gradualmente Variado, denotado por F.G.V., es un flujo permanente cuya profundidad varía suave o gradualmente a lo largo de la longitud del canal, para un caudal dado. El flujo gradualmente variado es un fenómeno que se presenta cuando el tirante de un flujo varía a lo largo del canal con un gasto siempre constante, disminuyendo o incrementándose dependiendo del tipo de flujo que se presenta, ya sea flujo gradualmente acelerado (abatimiento) o flujo gradualmente retardado (remanso). Las causas que producen el flujo gradualmente variado pueden ser diversas, entre ellas pueden mencionarse a: cambios en la sección geométrica, cambios de la pendiente, cambios en la rugosidad de las paredes y/o fondos, curvas horizontales en el trazo, obstrucciones del área hidráulica, etc. La variación de la profundidad, y, de un flujo gradualmente variado, en canales abiertos, respecto de un eje x coincidente con el fondo del canal, y para unas condiciones dadas de caudal, Q, tipo de sección transversal del canal, pendiente longitudinal, S0, y coeficiente de rugosidad, n, recibe el nombre de perfil hidráulico o perfil de flujo.

Existen doce perfiles: • M (mild): M1, M2, M3.

Cuando la pendiente de fondo del canal resulta menor que la pendiente crítica (S0 < Sc).

• S (steep): S1, S2, S3. Cuando la pendiente de fondo del canal resulta mayor que la pendiente crítica (S0 > Sc).

• C (critical): C1, C3. Cuando la pendiente de fondo del canal resulta igual a la pendiente crítica (S0 = Sc).

• H (horizontal): H2, H3. Cuando la pendiente de fondo valga cero (S0 = 0).

• A (adverse): A2, A3. Cuando la pendiente de fondo sea negativa (S0 < 0).

• Método de Integración Grafica:

El método tiene como base la expresión diferencial presentada en la ecuación Cuando se consideran tramos se convierte en la siguiente expresión. Para sistema técnico, internacional o M.K.S: Se parte de una sección de profundidad conocida y se debe conocer también la clase de variación según la cual se suma o resta ΔY.

• Método del Paso Directo

Este es un método sencillo, aplicable a canales prismáticos. Divide el canal en tramos cortos y desarrolla los cálculos para cada sección comenzando por una conocida (la sección de control por ejemplo). Si el flujo es subcrítico los cálculos se inician desde aguas abajo y se desarrollan hacia aguas arriba y si es supercrítico se parte de aguas arriba continuándose hacia aguas abajo.

Se llama vertedero a la estructura hidráulica sobre la cual se efectúa una descarga a superficie libre. El vertedero puede tener diversas formas según las finalidades a las que se destine. Si la descarga se efectúa sobre una placa con perfil de cualquier forma pero de arista aguda, el vertedero se llama de pared delgada; cuando la descarga se realiza sobre una superficie, el vertedero se denomina de pared gruesa. Ambos tipos pueden utilizarse como dispositivos de aforo en el laboratorio o en canales de pequeñas dimensiones. El vertedero de pared gruesa se emplea además como obra de control o de excedencias en una presa y como aforador en grandes canales.

Tiene varias finalidades entre las que se destacan: • Garantizar la seguridad de la

estructura hidráulica, al no permitir la elevación del nivel, aguas arriba, por encima del nivel máximo

• Garantizar un nivel con poca variación 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 sección de aforo del río arroyo.

• Disipar la energía para que la devolución al cauce natural no produzca daños. Esto se hace mediante saltos, trampolines o cuencos.

Los vertederos son clasificados de diversas maneras: • Según su localización en

torno a la estructura principal: Los Vertederos frontales, Los Vertederos laterales y Los Vertederos tulipa.

• Según los instrumentos con que se controla el caudal vertido: Vertederos libres, es decir que no son controlados, Vertederos controlados por medio de compuertas.

• Según la pared en que se vierte: El Vertedero con perfil hidráulico, El Vertedero de pared gruesa y El Vertedero de pared delgada.

• Según la sección por donde se vierte: Vertederos lineales, Rectangulares, circulares, trapezoidales, triangulares.

• Según su funcionamiento, en torno al nivel de aguas abajo: El Vertedero ahogado y El Vertedero libre.

Las aguas subterráneas no son un aspecto del recurso agua separado, sino que está íntimamente interrelacionado con los otros a través del ciclo hidrológico. No obstante posee características que hacen que esas aguas subterráneas sean especialmente atractivas, asequibles, evaluables y merecedoras de conservación, protección y restauración. La utilización de las aguas subterráneas como fuente de suministro, tanto para unos urbanos, industriales y rurales, como para fines agrícolas de regadío, tiene numerosos aspectos favorable. Una vez determinadas las posibilidades de producción de agua subterránea en una determinada zona, el siguiente proceso es determinar su adecuada explotación. Para una adecuada producción de los pozos de explotación de los acuíferos fuente, es necesario determinar el uso y así caracterizar de manera económica el beneficio de la explotación del recurso. Uno de los aspectos que hacen particularmente útil el agua subterránea para el consumo humano es la menor contaminación a la que está sometida y la capacidad de filtración del suelo que la hace generalmente más pura que las aguas superficiales. Además que este recurso es poco afectado por períodos prolongados de sequía.

Pozos Excavados Es probablemente el tipo de captación más antiguo. En la actualidad se excava con maquinas y rocas duras con explosivos. Sigue siendo la elección más adecuada para explotar acuíferos superficiales, pues su rendimiento es superior al de un sondeo de la misma profundidad. Otra ventaja en los acuíferos pobres es el volumen de agua almacenado en el propio pozo Diámetro= 1 a 6 metros o más Profundidad = generalmente 5 a 20 metros.

Sondeos Son las captaciones más utilizadas en la actualidad. Los diámetros oscilan entre 20 y 60 cm. y la profundidad en la mayoría de los casos entre 30-40 m. y 300 o más. Si la construcción es correcta, se instala tubería ranurada sólo frente a los niveles acuíferos, el resto, tubería ciega. En acuíferos de muy poco espesor .Profundidad de 2 a 4 metros y longitudes de unas decenas a varios centenares de metros. Se excavan una o varias zanjas, que, siguiendo la pendiente topográfica, vierten a un pozo colector desde el que se bombea. Se utilizan tanto para explotación del agua subterránea poco profundas como para el drenaje necesario para la estabilidad de obras.

La forma convexa del cono se explica así: El agua que fluye radialmente hacia el sondeo tiene que atravesar cada vez secciones menores (las paredes de imaginarios cilindros concéntricos con el sondeo), de modo que, según Darcy, si disminuye la sección, tendrá que aumentar el gradiente para que el producto permanezca constante. Se denomina "desarrollo" a los trabajos posteriores a la perforación para aumentar el rendimiento de la captación, extrayendo la fracción más fina en materiales detríticos o disolviendo con ácido en calizas

Cono de descensos El agua comienza a fluir radialmente hacia el sondeo, y, transcurrido un tiempo, por ejemplo unas horas, la superficie freática habría adquirido la forma que se presenta en la siguiente figura, denominada cono de descensos. Esto puede apreciarse realmente si en los alrededores del sondeo que bombea existen otros sondeos para observación de los niveles.