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DISENO DE CANALES EN FLOWMASTER AP LI CA CI ÓN D E U NA HE RR A M IE NT A VI R T UA L E N L A HI D R ÁU LI CA
En nuestro contorno estamos rodeados de tecnología informática, la cual es una de nuestras mayores ventajas, pues ayudan a reducir el tiempo de cálculo, mejoran la presentación, entre otros aspectos. Pero, también podría ser una desventaja si nosotros no sabemos primero la parte teórica.
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CONTENIDO
Introducción
Objetivos - Definición
Procedimiento
Discusión de los resultados
Conclusiones
Anexos
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CONTENIDO
Introducción
Objetivos - Definición
Procedimiento
Discusión de los resultados
Conclusiones
Anexos
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INTRODUCCIÓN El presente trabajo trata sobre el flowmaster, un software que recorre por cada persona interesada en el manejo del recurso hidráulico, explicaremos mediante un ejemplo las herramientas básicas del programa para poder afrontar un proyecto simple pero completo en su contenido, sin adentrarnos en las opciones que nos desvíen de nuestro propósito, pues flowmaster es un programa amplio y denso con distintos grados de complejidad. Este es un informe que está preparado para tener un contacto con los estudiantes de ingeniería civil y aflorar en ellos el conocimiento para que pueda él afrontar los diversos problemas en la realidad. El flowmaster ha constituido un hito para el sector de la ingeniería, especialmente por que eliminó la necesidad de hacer un conjunto de cálculos a mano, permitiendo además incorporar los cambios con facilidad. Empezaremos por describir un poco sus orígenes. La sigla Flow, que es castellano significa flujo y master, que significa maestro, entonces de ambos términos podemos decir que este programa es exclusivamente para un diseño de flujo de agua, ya sea en tuberías, orificios, vertederos y canales. A partir de su uso nos encontramos con diversas funciones y características que hacen posible desarrollar diseños fuera de lo común, como por ejemplo calcular las características hidráulicas en una sección irregular de un canal, todo esto posible de igual forma con los fundamentos teóricos de los científicos que en clase también son utilizados, como Manning, Kutter, Darcy-Weisbach y Hazen-Williams.
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OBJETIVO El propósito de este programa es conseguir familiarizarse con alguna de las características y capacidades de FlowMaster, explotar y utilizar el software para que así podamos realizar los cálculos con mayor confianza y seguridad.
DEFINICIÓN El flowmaster es un programa que ayuda a los estudiantes e ingenieros a diseñar y analizar tuberías, acequias, canales abiertos, presas, etc., el flowmaster computa los flujos, las velocidades de agua, las profundidades y las presiones basados en varias fórmulas bien conocidas: Darcy- Weisbach, Manning, Kutter y Hazen-Williams. Este programa es un medio por el cual facilita la solución de un problema que seleccione, el cálculo de la solución de los parámetros suministrados, el software también calcula tablas de especificaciones e informes que se pueden visualizar en la pantalla.
PROCEDIMIENTO
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A continuación se presentan los siguientes pasos, los cuales ayudarán al usuario de este software a realizar un nuevo proyecto. El programa:
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HOJA DE CÁLCULO PARA CANALES ABIERTOS CANAL HIDRAULICO: En ingeniería se denomina canal a una construcción destinada al transporte de fluidos generalmente utilizada para agua y que, a diferencia de las tuberías, es abierta a la atmósfera. También se utilizan como vías artificiales de navegación. La descripción del comportamiento hidráulico de los canales es una parte fundamental de la hidráulica y su diseño pertenece al campo de la ingeniería hidráulica, una de las especialidades de la ingeniería civil. El conocimiento empírico del funcionamiento de los canales se remonta a varios milenios. En la antigua Mesopotamia se usaban canales de riego, en la Roma Imperial se abastecían de agua a través de canales construidos sobre inmensos acueductos, y los habitantes del antiguo Perú construyeron en algunos lugares de los Andes canales que aún funcionan. El conocimiento y estudio sistemático de los canales se remonta al siglo XVIII, con Chézy, Bazin y otros.
ELEMENTOS GEOMETRICOS DE UNA CANAL Los elementos geométricos son propiedades de una sección del canal que puede ser definida enteramente por la geometría de la sección y la profundidad del flujo. Estos elementos son muy importantes para los cálculos del escurrimiento.
Profundidad del flujo, calado o tirante: la profundidad del flujo (h) es la distancia vertical del punto más bajo de la sección del canal a la superficie libre.
Ancho superior: el ancho superior (T) es el ancho de la sección del canal en la superficie libre.
Área mojada: el área mojada (A) es el área de la sección transversal del flujo normal a la dirección del flujo.
Perímetro mojado: el perímetro mojado (P) es la longitud de la línea de la intersección de la superficie mojada del canal con la sección transversal normal a la dirección del flujo.
Radio hidráulico: el radio hidráulico (R ) es la relación entre el área mojada y el perímetro mojado, se expresa como: R = A / P
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Profundidad hidráulica: la profundidad hidráulica (D) es la relación del área mojada con el ancho superior, se expresa como: D = A / T
Factor de la sección: el factor de la sección (Z), para cálculos de escurrimiento o flujo crítico es el producto del área mojada con la raíz cuadrada de la profundidad hidráulica, se expresa como: Z = A. SQRT (D) El factor de la sección, para cálculos de escurrimiento uniforme es el producto del área mojada con la poténcia 2/3 del radio hidráulico, se expresa como: A. R^(2/3) Características geométricas e hidráulicas de un canal
Las características geométricas son la forma de la sección transversal, sus dimensiones y la pendiente longitudinal del fondo del canal. Las características hidráulicas son la profundidad del agua (h, en m), el perímetro mojado (P, en m), el área mojada (A, en m 2) y el radio hidráulico (R , en m), todas función de la forma del canal. También son relevantes la rugosidad de las paredes del canal, que es función del material en que ha sido construido, del uso que se le ha dado y del mantenimiento, y la pendiente de la línea de agua, que puede o no ser paralela a la pendiente del fondo del canal. luis castellanos El radio hidráulico se define como:
donde A y P son el área y el perímetro mojado.
Tipos de flujo en un canal F lu jo permanente
Un flujo permanente es aquel en el que las propiedades fluidas permanecen constantes en el tiempo, aunque pueden no ser constantes en el espacio. Las características del flujo, como son: Velocidad (V), Caudal (Q), y Calado (h), son independientes del tiempo, si bien pueden variar a lo largo del canal, siendo x la abscisa de una sección genérica, se tiene que: V = f v(x) Q = f q(x) h = f h(x)
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F lu jo tr ansitori o o No permanente
Un flujo transitorio presenta cambios en sus características a lo largo del tiempo para el cual se analiza el comportamiento del canal. Las características del flujo son función del tiempo; en este caso se tiene que: V = f v(x, t) Q = f q(x, t) h = f h(x, t) Las situaciones de transitoriedad se pueden dar tanto en el flujo subcrítico como en el supercrítico. Fl ujo uniforme
Es el flujo que se da en un canal recto, con sección y pendiente constante, a una distancia considerable (20 a 30 veces la profundidad del agua en el canal) de un punto singular, es decir un punto donde hay una mudanza de sección transversal ya sea de forma o de rugosidad, un cambio de pendiente o una variación en el caudal. En el tramo considerado, se las funciones arriba mencionadas asumen la forma: V = f v(x) = Constante Q = f q(x) = Constante h = f h(x) = Constante F lu jo gr adualmente vari ado
El flujo es variado: si la profundidad de flujo cambia a lo largo del canal. El flujo variado puede ser permanente o no permanente. Debido a que el flujo uniforme no permanente es poco frecuente, el término “flujo no permanente” se utilizará de aquí para adelante para
designar exclusivamente el flujo variado no permanente. El flujo variado puede clasificarse además como rápidamente variado o gradualmente variado. El flujo es rápidamente variado si la profundidad del agua cambia de manera abrupta en distancias comparativamente cortas; de otro modo es gradualmente variado. Un flujo rápidamente variado también se conoce como fenómeno local; algunos ejemplos son el resalto hidráulico y la caída hidráulica.
Flujo Crítico Cuando Froude vale uno o cuando la velocidad es igual que la raiz cuadrada de la gravedad por la profundidad.
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F lujo subcr í ti co
En el caso de flujo subcrítico, también denominado flujo lento, el nivel efectivo del agua en una sección determinada está condicionado a lacondición de contorno situada aguas abajo.
Flujo supercrítico En el caso de flujo supercrítico, también denominado flujo veloz, el nivel del agua efectivo en una sección determinada está condicionado a lacondición de contorno situada aguas arriba.
Ecuación de Hazen-Williams La fórmula de Hazen-Williams, también denominada ecuación de Hazen-Williams, se utiliza particularmente para determinar la velocidad del agua en tuberías circulares llenas,o conductos cerrados es decir, que trabajan a presión. Su formulación es: en función del radio hidráulico
en función del diámetro Q = 0,2785 * C * ( Di)
2,63
* S 0,54
Donde:
Rh = Radio hidráulico = Área de flujo / Perímetro húmedo = Di / 4
V = Velocidad media del agua en el tubo en [m/s]. Q = Caudal ó flujo volumétrico en [m³/s]. C = Coeficiente que depende de la rugosidad del tubo. 90 para tubos de acero soldado. 100 para tubos de hierro fundido. 128 para tubos de fibrocemento. 150 para tubos de polietileno de alta densidad.
Di = Diámetro interior en [m]. ( Nota: Di/4 = Radio hidráulico de una tubería trabajando a sección llena)
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S = [[Pendiente - Pérdida de carga por unidad de longitud del conducto] [m/m].
Esta ecuación se limita por usarse solamente para agua como fluido de estudio, mientras que encuentra ventaja por solo asociar su coeficiente a la rugosidad relativa de la tubería que lo conduce, o lo que es lo mismo al material de la misma y el tiempo que este lleva de uso.
Coeficiente de Chézy Se denomina coeficiente de Chézy al coeficiente C utilizado en la fórmula de Chézy para el cálculo de la velocidad del agua en canales abiertos:
donde: = velocidad media del agua en m/s, que es función del tirante hidráulico h = radio hidráulico, en m, función de h = la pendiente de la línea de agua en m/m = coeficiente de Chézy. Una de las posibles formulaciones de este coeficiente se debe a Henri Bazin:
donde: es un parámetro que depende de la rugosidad de la pared Aplicando la formulación de Bazin para el coeficiente de Chézy, la velocidad del agua en canales se calcula según la fórmula siguiente:
Fórmula de Kutter
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La fórmula de Kutter es una expresión del denominado coeficiente de Chézy C utilizado en la fórmula de Chézy para el cálculo de la velocidad del agua en canales abiertos: La expresión más común de la fórmula de Kutter es:
donde: = coeficiente de Chézy, que se aplica en la fórmula de Chézy: = radio hidráulico, en m, función del tirante hidráulico h es un parámetro que depende de la rugosidad de la pared = velocidad media del agua en m/s, que es función del tirante hidráulico h = la pendiente de la línea de agua en m/m
Fórmula de Manning La fórmula de Manning1 es una evolución de la fórmula de Chézy para el cálculo de la velocidad del agua en canales abiertos y tuberías, propuesta por el ingeniero irlandés Robert Manning, en 1889:
Para algunos, es una expresión del denominado coeficiente de Chézy C utilizado en la fórmula de Chézy,
Expresiones de la fórmula de Manning La expresión más simple de la fórmula de Manning se refiere al coeficiente de Chézy :
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De donde, por substitución en la fórmula de Chézy, su forma mas habitual:
, se deduce
, o , siendo: = coeficiente de rugosidad que se aplica en la fórmula de Chézy: = radio hidráulico, en m, función del tirante hidráulico h es un parámetro que depende de la rugosidad de la pared = velocidad media del agua en m/s, que es función del tirante hidráulico h = la pendiente de la línea de agua en m/m = área de la sección del flujo de agua = Caudal del agua en m3/s
También se puede escribir de la siguiente forma (usando el Sistema Internacional de Unidades):
o
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donde: = Área mojada (área de la sección del flujo de agua), en m2, función del tirante hidráulico h = Perímetro mojado, en m, función del tirante hidráulico h = Un parámetro que depende de la rugosidad de la pared, su valor varía entre 0,01 para paredes muy pulidas (p.e., plástico) y 0,06 para ríos con fondo muy irregular y con vegetación. = Velocidad media del agua en m/s, que es función del tirante hidráulico h = Caudal del agua en m3/s, en función del tirante hidráulico h = la pendiente de la línea de agua en m/m Para el sistema unitario anglosajón:
donde: = Área mojada, en pies2, función del tirante hidráulico h = Perímetro mojado, en pies, función del tirante hidráulico h = Un parámetro que depende de la rugosidad de la pared = Velocidad media del agua en pies/s, que es función del tirante hidráulico h
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= Caudal del agua en pies3/s, en función del tirante hidráulico h = la pendiente de la línea de agua en pies/pies
El coeficiente de rugosidad El ingeniero irlandés Robert Manning presentó el 4 de diciembre de 1889 en el Institute of Civil Engineers de Irlanda, una fórmula compleja para la obtención de la velocidad, que podía simplificarse como . Tiempo después fue modificada por otros y expresada en unidades métricas como
.
Cuando fue convertida a unidades inglesas, debido a que
, se obtuvo
su expresión en ese sistema de unidades anglosajón manteniendo sin modificar los valores de .
,
Al hacer el análisis dimensional de se deduce que tiene unidades . Como no resulta explicable que aparezca el término en un coeficiente que expresa rugosidad, se ha propuesto hacer intervenir un factor , siendo g la aceleración de la gravedad, con lo que las unidades de serían , mas propias del concepto físico que pretende representar .2 El valor del coeficiente es mas alto cuanta mas rugosidad presenta la superficie de contacto de la corriente de agua. Algunos de los valores que se emplean de n son: Tabla del coeficiente de rugosidad
Material del revestimiento
Metal liso Hormigón
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de Manning
Ven Te Chow
I. Carreteras4
0,010
-
0,013
1/60 - 1/75
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Revestimiento bituminoso
-
1/65 - 1/75
Terreno natural en roca lisa
0,035
1/30 - 1/35
Terreno natural en tierra con poca vegetación
0,027
1/25 - 1/30
Terreno natural en tierra con vegetación abundante
0,080
1/20 - 1/25
Fórmula de Bazin Se conoce como fórmula de Bazin o expresión de Bazin, denominación adoptada en honor de Henri Bazin, a la definición, mediante ensayos de laboratorio, que permite determinar el coeficiente C o coeficiente de Chézy que se utiliza en la determinación de la velocidad media en un canal abierto y, en consecuencia, permite calcular el caudal utilizando la fórmula de Chézy. La formulación matemática es:
donde:
m = parámetro que depende de la rugosidad de la pared R = radio hidráulico
Fórmula de Strickler La fórmula de Strickler es una expresión del denominado coeficiente de Chézy C utilizado en la fórmula de Chézy para el cálculo de la velocidad del agua en canales abiertos: La expresión más común de la fórmula de Strickler es:
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donde:
C = coeficiente de Manning, que se aplica en la fórmula de
Chézy: R(h) = radio hidráulico (Relación entre la sección transversal y el perímetro mojado), función del tirante hidráulico h K es un parámetro que depende de la rugosidad de la pared V (h) = velocidad media del agua. J = pendiente de la línea de energía.
Integrando ambas expresiones, surge las fórmula habitual de trabajo: , o bien: , donde Q es el caudal y S la sección.
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Canales Abiertos – La categoría Canales abiertos incluye las siguientes hojas de tipo: -
Canal Rectangular Canal Triangular Canal Trapezoidal Canal Gutter Sección Irregular Canal Parabólico
Resuelve dos tipos de flujos:
Ejemplo en un Canal Trapezoidal PARA FLUJO UNIFORME 1.- Iniciar FlowMaster haciendo doble clic en el acceso directo en el escritorio o haciendo clic el comando FlowMaster desde el menú inicio. 2.- Cuando FlowMaster se abre, aparece el cuadro de diálogo de bienvenida, Haga clic en crear nuevo Proyecto.
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3.- La ventana principal se abre con el nuevo proyecto cargado.
4.- Haga clic en Archivo>Guardar como. Los Guardar como cuadro de diálogo que se abre. 5.- Selecciones el directorio en el que se guardará el archivo y el tipo MyTutorial1 como nombre para el archivo de proyecto. Nota: Se recomienda que el nombre de los archivos del tutorial que se está utilizando diferente a cualquier otro archivo en el directorio del programa, por lo que no sobrescribir los archivos existentes. 6.- Ahora, introducir algunos datos globales del proyecto. Pulse Proyecto propiedades. 7.- En el cuadro de diálogo Propiedades del proyecto, tenga en cuenta los tipos de información. 8.- Escriba su nombre en el campo Project Engineer, introduzca proyecto Tutorial en el Notas de campo del proyecto, a continuación, haga clic en Aceptar.
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9.- Clic Archivo – nuevo – hoja de cálculo 10.- En el cuadro de diálogo crear hoja nueva, asegúrese de que canales abiertos esta alta iluminado en el panel Categorías, Haga clic en Canal trapezoidal.
11.- Haga clic en aceptar 12.- En el cuadro de diálogo hoja de canal trapezoidal, selecciones la descarga en el Resuelve 13.- Seleccione Manning fórmula en el método de la lista desplegable de fricción.
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14.- En el campo coeficiente de rugosidad, haga clic en los puntos suspensivos (…) para abrir la biblioteca de materiales. a) Expandir el árbol que contiene todas las bibliotecas de materiales disponibles. b) Expanda el elemento material de la biblioteca HMI para ver los materiales disponibles en la biblioteca. c) Haga clic en una llanura de inundación, que se cultiva para resaltar. d) Haga clic en aceptar, una vez escogida el coeficiente de rugosidad de 0.035. 15. Haga clic en cada uno de los campos de entrada, a su vez introduzca los datos contenidos en la siguiente tabla:
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Estos son los datos de entrada de una hoja trapezoidal
La descarga debe ser calculada 53,21 ft3/s. Nota: Después de introducir los últimos datos en un campo (ancho del fondo, por ejemplo), usted tiene que hacer clic en otro campo o haga clic en el resuelve, para obtener la descarga para refrescar y actualizar. 16.- Guarde el proyecto haciendo clic en archivo Guardar como. 17.- Introduce MyTutorial2 en el campo nombre de archivo, haga clic en guardar. 18.- Si es necesario, cierre los cuadros de diálogo abiertos.
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FLUJO GRADUALMENTE VARIADO Para el flujo libre de la superficie, la profundidad rara vez sigue siendo el mismo en toda la longitud de un canal o tubería. Análisis de flujo gradualmente variado le permite calcular el río abajo profundidad de la longitud del canal y la profundidad agua arriba, o para calcular la profundidad de la longitud del canal y la profundidad aguas abajo. 1.- si es necesario abra el archivo que anteriormente guardo cuando estuvo haciendo con un flujo uniforme. 2.- En el cuadro de diálogo canal trapezoidal, haga clic en el flujo gradualmente variado
Ahora haga clic en la lista desplegable dirección y seleccione dado como Given Downstream o Given upstream. a) La acción anterior le permite a usted la solución agua arriba o bien agua abajo. b) Haga clic en cada uno de los campos de entrada, a su vez e introduzca los datos contenidos en la siguiente tabla
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3.- Ver perfil del análisis de flujo gradualmente variado: Haga clic en Análisis 4.- Guarde el proyecto haciendo clic en archivo – guardar como. 5.- Introduzca MyTutorial3 en el campo Nombre de archivo y haga clic en guardar. 6.- Si es necesario, cierre los cuadros de diálogos.
REPORTAR RESULTADOS
FlowMaster proporciona una serie de métodos de generación de informes de su calculada resultados. Este tutorial es una introducción a estos métodos.
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Este tutorial está basado en el proyecto que se utilizó en “Tutorial 2 – Gradualmente Variado Análisis de flujo”
1.- Haga clic en Análisis, informe detallado. 2.- Se abre el cuadro de diálogo Vista previa de impresión, que muestra el informe tal y como aparecería si impreso. Tenga en cuenta la información suministrada del proyecto concuerden con los datos de entrada.
3.- Cierre el cuadro de dialogo y ponga vista preliminar.
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5.- Haga clic en Análisis -> informes tabulares -> canales -> trapezoidal
6.- El cuadro de diálogo de informe de tabla que se abre presenta todos los mensajes de cálculo, notas, los datos de entrada y los resultados de todas las hojas de los canales trapezoidales en el proyecto, en este caso, sólo uno. Este informe es útil para comparar varias hojas del mismo tipo. Si que desee imprimir este informe, comience haciendo clic en el botón vista preliminar 7.- Cierre el cuadro de diálogo de informe de tabla. 8.- Haga clic en Análisis->sección Transversal. 9.- En el cuadro de diálogo configuración de la sección cruzada, introduzca canal trapezoidal como el informe.
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10.- El cuadro de diálogo de sección transversal muestra un diagrama de la sección transversal definida por la hoja de cálculo del canal trapecial. Usted puede imprimir la sección transversal con el botón Vista preliminar, a continuación, en el botón imprimir en la ventana Presentación preliminar.
11.- Para cambiar el tamaño del diagrama: a) Haga clic en el botón Opciones. b) Seleccione la casilla de verificación Escala Manual. c) Introduzca el nuevo valor en el campo de relación de aspecto, tal como 3, y haga clic en aceptar. d) Cambiar la relación de aspecto a 1 y verá que cambiará.
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e) Cierre el cuadro de diálogo de la sección transversal. 12.- FlowMaster también le permite representar gráficamente una serie de resultados que se calculan a partir de una gama de valores para una variable especificada a través de la función de las curvas de valoración. a) Si es necesario, cerrar cualquier impresión abierta y cuadros de diálogos de vista preliminar y abrir. b) Haga clic en Análisis-> Rating Curve. c) En el cuadro de diálogo configuración de curva de gastos, seleccione la velocidad en el terreno desplegable. Este es el atributo para el que se calcula un intervalo de valores. d) Seleccione pendiente del canal en la lista desplegable, lo que establece el atributo en contra que se calcula el atributo plot. e) Introduzca la información contenida en la tabla siguiente para los otros campos en el cuadro de diálogo configuración Curva Rating. - Mínimo: 0.0030 ft/ft - Máximo: 0.0060 ft/ft - Incremento: 0.0005 ft/ft f) Haga clic en Aceptar. Se abre el cuadro de diálogo Curva de calificación, que muestra un gráfico de la velocidad en cada una de las pistas en el rango especificado por los valores que entrados.
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13.- Puede modificar prácticamente cualquier aspecto de la apariencia del gráfico haciendo clic en el botón opciones de gráfico.
a) Experimenta con las distintas opciones disponibles para usted. Para crear el gráfico 3D que se muestra aquí:
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a) Haga clic en Opciones de gráfico> 3D. b. Seleccione la casilla 3 Dimensiones. c. Ajuste el 3D% a 90. d. Haga clic en la pestaña Walls. e. Haz clic en la pestaña inferior, a continuación, haga clic en Color. f. Ajuste el color de fondo (en el ejemplo que tiene un valor de rojo, verde y azul (RGB) de 0, 255, 255). g. Haga clic en el Panel, Fondo de las fichas. h. Haga clic en el patrón, degradado, entonces pestañas Formato. i. Seleccione Vertical de la lista desplegable Dirección. j. Haga clic en la ficha Colores. k. Haga clic en Inicio. l. Haga clic en Personalizar y establezca un valor RGB de 255, 215, 0. m. Haga clic en Aceptar> Aceptar para cerrar los cuadros de diálogo de color. n. Haga clic en Finalizar. o. Seleccione blanco del cuadro de diálogo Editor de colores (RGB de 255, 255, 255). p. Haga clic en Aceptar. q. En el cuadro de diálogo Editor Brush Hatch, seleccione la casilla de verificación No Color Oriente. r. Haga clic en Aceptar y luego en Cerrar. 14. Usted puede imprimir el gráfico haciendo clic en el botón Vista preliminar, a continuación, en el Botón en la ventana de vista previa de impresión Impresión o redefinir los ajustes de la curva de calificación por clic en el botón Curve Rating Definir. 15.- Guarde el proyecto, a continuación, cierre todas las ventanas abiertas.
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Ejemplo de un Canal Irregular – (Ovoide)
En redes de saneamiento (alcantarillado), se utiliza secciones de este tipo, cuya forma particular, impide la sedimentación de residuos pues optimiza la relación de la velocidad máxima de agua con su caudal. Este tipo de secciones para alcantarilla tiene existencia en Brighton, (Inglaterra). Su diseño data de la época victoriana, entre 1837 y 1901.
PARA FLUJO UNIFORME 1.- Iniciar FlowMaster haciendo doble clic en el acceso directo en el escritorio o haciendo clic el comando FlowMaster desde el menú inicio. 2.- Cuando FlowMaster se abre, aparece el cuadro de diálogo de bienvenida, Haga clic en crear nuevo Proyecto.
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3.- Indicaremos nuestro cursor en la parte lateral izquierdo, en el icono de canales e indicaremos la sección de canal irregular.
4.- Se presentara una hoja de en la zona de color Ploma, se establecerá por defecto en el flujo uniforme, en la parte inferior de la página le daremos clic en editar.
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5.- Una vez que se nos presente la ventana de edición para elaborar el canal irregular, se insertará las coordenadas, las cuales darán forma a la sección ovoide.
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6.- Para obtener las coordenadas de la sección es necesario trabajar en Excel. A partir de funciones geométricas podemos obtener las coordenadas, como por ejemplo la parte superior de la sección ovoide posee una forma circular. Así que le daremos la función x2 + y2 = r 2, y la parte inferior le corresponderá a una figura parabólica, que puede ser y = x2.
7.- Después de obtener las coordenadas, con ayuda de las funciones (ecuación de la circunferencia y ecuación de la parábola) en el Excel, podremos copiarlos al programa flowmaster, para que en él pueda graficarse y después hacer el cálculo. Nota: Antes de cerrar la ventana de edición de la sección irregular del FlowMaster, se tendrá que especificar el coeficiente de rugosidad del material con la cual se quiere diseñar la estructura.
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8.- Después de cerrar la ventana de edición dándole clic en Ok, podremos empezar a darle valores en la hoja de cálculo. Los valores que se presentan a continuación, se insertaran como ejemplo: Coeficiente de rugosidad (n): 0.013 Pendiente del canal (S0/00): 0.001 Tirante Normal (Yn): 3 m Rango de elevación: aparece como defecto una vez que tengamos nuestra sección dibujada y se observa que esta de 0 a 6 m. Descarga (Q): este es el valor que queremos hallar así que queda como interrogante
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Luego de insertar los datos como se presentan en la imagen, verán que se generará automáticamente el resultado (la descarga o caudal).
9.- Para conformidad del usuario, este programa permite la visualización de la sección transversal, para esto tenemos que dirigir el cursor hacia el icono (Cross Section), haciendo clic este icono se les presentara una ventana pequeña, que se utiliza para fines de configuración, le damos clic en ok y al instante se presentara la sección transversal con la altura superficial del agua.
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DISCUSIÓN DE RESULTADOS - Propósito de este canal fue la obtención de las propiedades físicas de un canal tanto de sección regular como irregular. - Se observó que las secciones irregulares se trabajan en flowmaster, solo y siempre y cuando tengamos las coordenadas. - Las coordenadas generadas por las funciones geométricas, fueron las más indicadas para generar secciones irregulares. - La finalidad con la que se hace una sección irregular no solo es para una arquitectura mejor al canal, si no para tener mejores resultados con respecto al flujo que discurre en él, como por ejemplo la sección ovoide. CONCLUSIONES - El software es una herramienta de mucha ayuda, la cual permite no solo calcular el diseño que se quiere elaborar, si no, puede reducir el tiempo haciendo el cálculo manualmente. - La investigación de este programa fue una experiencia muy útil, de modo que permitió ampliar nuestros conocimientos, para poder más competitivos. - El uso de la geometría es un factor clave para poder hacer estas secciones irregulares.
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ANEXOS
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