G1_P8_Hidraulica

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERíA CIVIL Y AMBIENTAL NGENIERíA AMBIENTAL LABORATORIO DE HIDRÁULICA BÁSICA PRÁCTICA NO 07 TEMA: FLUJO EN CANALES ABIERTOS Realizado por: Cevallos Jhonatan Pozo Cristina Grupo 1 p Fecha de Realización: Fecha de Entrega: 01 PRÁCTICA NO 08 1. OBJETIVOS Visualizar las características físicas del flujo uniforme con régimen supercrítico, crítico y subcrítico. 2. SÍNTESIS TEÓRICA Un canal abierto es una conducción abierta a la atmósfera en la cual el líquido fluye, sometido a la presión atmosférica y movido ojado del canal. Pendiente del canal (l). Es la altura que desciende el canal por metro lineal, se puede expresar en % y en tanto por mil. Fórmula de Chezy Permite obtener la velocidad del fluido en régimen permanente en canales, esta expresión es la siguiente: En donde C es un coeficiente que se puede calcular mediante las fórmulas que se presentan a continuación: Donde n y m son coeficientes que aparecen tabulados y que dependen del material con el que esté construido el canal. Formula de Manning Se tiene la siguiente expresión para el cálculo de la velocidad la iguiente expresión: En donde la pendiente ha de ser expresada en tanto por uno.

El coeficiente n es el coeficiente de rugosidad de Manning que depende del material con el que se halla construido el canal. Energía específica Se define energía específica del agua a la energ[a total por encima del nivel de referencia ubicado en el fondo del canal y está dada por la siguiente ecuación: Evidentemente el valor de H depende de la profundidad «d». En la figura 1. 2 se representa la variación funcional entre la energía especifica Hy la profundidad de agua ‘Y’ en el canal. Esta curva es onocida como la curva de energía específica. especifica H es mínima. Derivando la ecuación (4) e igualando la primera derivada a cero se obtiene: En la figura 1. 2 existen además dos zonas: (1) y (2). La zona (1) corresponde al régimen subcritico; en donde se cumple que la profundidad de agua es mayor que la profundidad crítica (y D yc). En la zona (2), que corresponde al régimen supercrltico, la profundidad del flujo es menor que la profundidad crítica. (Muñoz, 2016) 1. MATERIALES Y EQUIPOS Limnímetro Manómetro Flexómetro Plastilina Regla Marcadores Canal 4.

INSTRUCCIONES Para conseguir régimen uniforme: 1. Colocar los limnimetros, uno a la entrada al canal y otro a una distancia de 6m de separación. Regular la compuerta de salida hasta que la profundidad del agua a lo largo del canal sea constante, lo que será comprobado con la lectura en los dos limnímetros. Prueba No. 1. Una vez establecido el flujo uniforme, determinar la deflexión Llh del manómetro, a partir de este dato, calcular el caudal (Q) que pasa por el sistema utilizando la ecuación de descarga del manómetro. del flujo (caudal, pendiente hidráulica o de la linea de energía, ncho del canal, profundidad de agua), determine los coeficientes Cy n de Chezy y de Manning, respectivamente. 5. ACTIVIDADES POR DESARROLLAR 1. Aplicando la fórmula (1) determine n. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 2. Aplicando la fórmula (2) determine C. 3. Trazar la línea de energía con los datos tomados, para régimen subcrítico y supercrítico (compruebe que la pendiente del canal coincida o sea similar a la pendiente de la línea de energía). 4 7 5. 19 0. 08 0. 083 0. 18 0,0126 0. 076 0. 0737 0. 1295 0. 2032 0. 0539 61. 17 0. 010C 6. 66 de Colombia. Medellín, 1998. . ANEXOS Cuestionario Hacer un análisis dimensional de los coeficientes Cy n de Chézy y de Manning. ¿Tienen o no unidades estos coeficientes, cuáles son? Estos coeficientes C de Chézy y n de Manning son tomados como adimensionales por lo que requieren de un factor que es la gravedad para ser usados en las fórmulas y así adquirir las unidades respectivas. Por ejemplo, las dimensiones de n son igual a , como no resulta explicable que surja el término T en un coeficiente que expresa rugosidad se aplica un factor con lo que finalmente obtenemos ; por lo que se puede concluir que estos valores siempre dependerán de la gravedad.

Indicar las ventajas de expresar las ecuaciones usadas en hidráulica, en forma adimensional. ¿Qué factores afectan al coeficiente de rugosidad de Manning? El valor de n es muy variable y depende de una cantidad de factores, los cuales son: Rugosidad de la superficie Se representa por el tamaño y la forma de los granos del material que forma el perímetro mojado y que producen un efecto retardante sobre el flujo. En general, los granos finos resultan en un valor relativamente baj ranos gruesos dan lugar a un valor alto de n. pequeños de drenaje, ya que por lo común éstos no reciben antenimiento regular.

Irregularidad del canal Se refiere a las variaciones en las secciones transversales de los canales, su forma y su perímetro mojado a lo largo de su eje longitudinal. En general, un cambio gradual y uniforme en la sección transversal o en su tamaño y forma no produce efectos apreciables en el valor de n, pero cambios abruptos o alteraciones de secciones pequeñas y grandes requieren el uso de un valor grande de n. Alineamiento del canal Curvas suaves con radios grandes producirán valores de n relativamente bajos, en tanto que curvas bruscas con meandros severos incrementarán el n

Sedimentación y erosión En general la sedimentación y erosión activa, dan variaciones al canal que ocasionan un incremento en el valor de n. Urquhart (1975) señaló que es importante considerar si estos dos procesos están activos y si es probable que permanezcan activos en el futuro. Obstrucción La presencia de obstrucciones tales como troncos de árbol, deshechos de flujos, atascamientos, pueden tener un impacto significativo sobre el valor de n. El grado de los efectos de tale obstrucciones dependen del número y tamaño de ellas. (Posada, 1998) Ejemplo calculo: Pendiente del canal (Is)