Laboratorio 1 (Gomez Rosales)

7/23/2019 Laboratorio 1 (Gomez Rosales)

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FIC

PRACTICA N°1

PROPIEDADES FISICO HIDRAULICAS DE LOS CANALES

ABIERTOS

Curso:

Mecánica de fuidos

Alumno:

Gómez Rosales Jeerson

Aula:

601 A

Fecha ue se real!"# la Pr$c%!ca:

28111!

Fecha &e en%re'a &el re(or%e"

2#111!

PRI)ER REPORTE: En el presente ensayo se analizará las características físicas e

hidráulicas en un canal triangular.

$á%ina 1



FIC

TABLA DE CONTENIDO

1. Resumen de la Practica

2. Introducción3. Objetivo especifico4. Marco Teórico. Metodolo!"a#. $onclusiones % recomendaciones&. 'ne(os). *iblio!raf"a

1.-RESUMEN

$á%ina 2



FICLos canales presentan propiedades físicas e hidráulicas. Los canales más comunes son los

trapezoidales, estos son más usados puesto que nos brindan distintas ventajas. Los canales

presentan flujos distintos, el flujo está dentro de las propiedades hidráulicas de un fluido.

A!"#A$

"he channels have physical and hydrological properties. "he most common are the

trapezoidal channels% these are more used since &e offer distinct advantages. "he channelshave different flo&s% the flo& is &ithin the hydraulic properties of a fluid.

2.-INTRODUCCION

El flujo de agua en un conducto puede ser flujo en canal abierto o flujo en tubería. Estas

dos clases de flujos son similares en diferentes en muchos aspectos, pero estos sediferencian en un aspecto importante.

El flujo en canal abierto debe tener una superficie libre, en tanto que el flujo en tubería nola tiene, debido a que en este caso el agua debe llenar completamente el conducto.

Las condiciones de flujo en canales abiertos se complican por el hecho de que lacomposici'n de la superficie libre puede cambiar con el tiempo y con el espacio, y tambi(n por el hecho de que la profundidad de flujo el caudal y las pendientes del fondo del canal yla superficie libre son interdependientes.

En estas la secci'n transversal del flujo, es fija debida a que esta completamente definida por la geometría del conducto. La secci'n transversal de una tubería por lo general escircular, en tanto que la de un canal abierto puede ser de cualquier forma desde circular hasta las formas irregulares en ríos. Además, la rugosidad en un canal abierto varia con la posici'n de una superficie libre. )or consiguiente la selecci'n de los coeficientes defricci'n implica una mayor incertidumbre para el caso de canales abiertos que para del detuberías, en general, el tratamiento del flujo en canales abiertos es mas mas que elcorrespondiente a flujo en tuberías. El flujo en un conducto cerrado no es necesariamenteflujo en tuberías si tiene una superficie libre, puede clasificarse como flujo en canal abierto.

$á%ina &



FIC

3.- Objetivo

$omprender y analizar las características físico*hidráulicas de los canales abiertos y sus propiedades.

4.-Marco teórico

*+1 Clases &e Canales+,'e acuerdo con su ori%en los canales (ueden ser

na)urales *r+os, arro-os e)c./ o ar)iciales *cons)ruidos (or el omre/. 'en)ro

de es)os 3l)imos (ueden incluirse a4uellos conduc)os cerrados 4ue )raa5en

(arcialmen)e llenos.

*+1+1 Canales Na%urales

Los canales naturales incluyen todos los cursos de agua que e+isten de manera natural en la"ierra, los cuales varían en tamao desde pequeos arroyuelos en zonas montaosas, hastaquebradas, arroyos, ríos pequeos y grandes y estuarios de mareas. Las corrientessubterráneas que transportan agua con una superficie libre tambi(n son consideradas comocanales abiertos naturales. Las propiedades hidráulicas de un canal natural por lo general

son muy irregulares. En algunos casos pueden hacerse suposiciones empíricasrazonablemente consistentes con las observaciones y e+periencias reales, de tal modo quelas condiciones de flujo en estos canales se vuelvan manejables mediante el tratamientoanalítico de la hidráulica te'rica. -n estudio completo sobre el comportamiento del flujo encanales naturales requiere el conocimiento de otros campos, como hidrología, transporte desedimentos, etc. ste constituye un tema de estudio conocido como hidráulica de ríos.

*+1+- Canales Ar%!.c!ales

Los canales artificiales son aqu(llos construidos o desarrollados mediante el esfuerzohumano, canales de navegaci'n, canales de centrales hidroel(ctricas, canales y canaletas de

irrigaci'n, cunetas de drenaje, vertederos, canales de desborde, canaletas de madera,cunetas a lo largo de carreteras, etc., así como canales de modelos construidos en ellaboratorio con prop'sitos e+perimentales.

Las propiedades hidráulicas de estos canales pueden ser controladas hasta un nivel deseadoo diseadas para cumplir unos requisitos determinados. La aplicaci'n de las teoríashidráulicas a canales artificiales producirá, por tanto, resultados bastante similares a las

$á%ina



FICcondiciones reales y, por consiguiente, son razonablemente e+actos para prop'sitos prácticos de diseo.

ajo diferentes circunstancias en la práctica de ingeniería, los canales abiertos artificialesreciben diferentes nombres, sin embargo, estos nombres se utilizan de una manera más o

menos imprecisa y s'lo se definen de un modo muy general.

4.2 El Aliviaero

Es el nombre de una estructura hidráulica cuya finalidad es la de permitir que pase el agua alos escurrimientos superficiales. El vertedero hidráulico cumple diferentes funciones entrelas que se encuentran las que se destacan, garantizar que la estructura hidráulica ofrezcaseguridad, pues impide que se eleve el nivel de aguas arriba sobre el nivel má+imo./arantizar que el nivel de agua tenga poca variaci'n en el canal de riego aguas arriba.$omponerse en una zona de una secci'n de aforo que tenga el río o el arroyo.

$uando se trata de una presa, un vertedero es la zona de la estructura que permite poderevacuar las aguas habitualmente o tener el control del nivel del reservorio de agua. )or logeneral son descargadas las aguas más cercanas a la superficie que están libres en elembalse, en oposici'n a las descargas del fondo, por medio de las cuales salen de formacontrolada las aguas de los profundas del embalse. Los vertederos son clasificados dediversas maneras0

4.2.1. !eg1n su localizaci'n en torno a la estructura principal0

• Los 2ertederos frontales. 3•

Los 2ertederos laterales.• Los 2ertederos tulipa.

4.2. 2. !eg1n los instrumentos con que se controla el caudal vertido0 3

• 2ertederos libres, es decir que no son controlados. 3• 2ertederos controlados por medio de compuertas.

4.2.3. !eg1n la pared en que se vierte0 3

• El 2ertedero con perfil hidráulico. 3• El 2ertedero de pared gruesa. 3• El 2ertedero de pared delgada.

4.2.4. !eg1n la secci'n por donde se vierte0 3

• 2ertederos lineales, #ectangulares, circulares, trapezoidales, triangulares.

$á%ina !



FIC

4.2.!. !eg1n su funcionamiento, en torno al nivel de aguas abajo0 3

• El 2ertedero ahogado. 3•

El 2ertedero libre.

4.3 "erteero tria#$%lar

Los vertederos triangulares permiten obtener medidas mas precisas de las alturas de carga456 correspondientes a caudales reducidos. )or lo general son construidos de placasmetalicas.

En la práctica 4nicamente se utilizan los que tienen forma isosceles, siendo los masusuales los de 789. )ara estos vertederos se adapta la f'rmula de "homson obteniendocaudales en m:;s0

< = >.? 5@;9

)ara obtener caudales en l;s se realiza laconversi'n a la formula descritaanteriormente0

< = 8.8>? 5@;9

$á%ina 6



FIC4.4 &iro'etr(a

La 5idrometría se encarga de medir, registrar, calcular y analizar los vol1menes de aguaque circulan en una secci'n transversal de un río, canal o tubería en la unidad de tiempo.)ara los fines del presente manual, la hidrometría tiene como prop'sitos medir el agua,

planear, ejecutar y procesar la informaci'n que se registra en el sistema de riego% a trav(sdel cual se puede0

a) $onocer el volumen de agua disponible en la fuente 4hidrometría a nivel de fuentenatural6

b) $onocer el grado de eficiencia de la distribuci'n 4hidrometría de operaci'n6!istema5idrom(trico. Es el conjunto de actividades y procedimientos que permiten conocer loscaudales de agua que circulan en los cauces de los ríos y canales de un sistema de riego,con el fin de registrar, procesar y programar la distribuci'n del agua.

El *i*te'a +iro',trico

"iene como soporte físico la red hidrom(trica.

Re &iro',trica.

Es el conjunto de puntos de control ubicados estrat(gicamente en el sistema de riego.

%#to* e Co#trol.

!on los lugares donde se registran los caudales de agua que circulan por una secci'nhidráulica que pueden ser0 estaciones hidrom(tricas, estructuras hidráulicas, compuertas,caídas, vertederos, medidores )arshall, #$, A!$ 4Aforador !in $uello6, miras, etc.

!.- Metoolo$ia

• 7er)edero )rian%ular en 8 uncionamien)o

$á%ina 9



FIC'a)os o2)enidos en ensa-o con :er)edero

)rian%ular

; )1 7ol1 )2

7ol26. 2!8.6! 00.#0 298.80 29.10

8. 1!2.2 19.0 1!6.2 &.#0

#. 1&1.2 2.60 1&9.8 &9.60

#. 102.!1 00.#0 10.0 1!.20

10.6 8&.& 1#.80 8#.! &9.60

10.# 81.06 29.10 80.#! 22.10

11.# 6!.2& 29.10 6.9! 1#.80

1&.0 !0.!0 &.&0 #.#8 2.60

1.0 &.20 #6.0 2.6 !8.&0

1.8 &6.!6 61.!0 &9.1 !12.00

C$lculos

<l (roceso (ara la de)erminaci6n de caudales con el :er)edero

)rian%ular, es similar al e8 ec)uado

Ca%ale* Reale*

;

*cm

/

=r1

*l>s

/

=r2

*l>s

/

?=r@

7>)

*l>s6. 1.!!00 1.!&1# 1.!0#

8. 2.9&8! 2.98&! 2.9610

#. &.2&!& &.199 &.20!0

#. &.#108 &.#990 &.#&#

10. !.0&92 .8#21 .#69

10. !.268# !.21& !.216

11. 6.!96 6.8& 6.!1!!

1&. 8.9982 8.#! 8.6&68

1. 11.#09 10.9#&9 11.122

1. 12.62&1 1&.98!9 1&.20

E+perimentalmente la ecuacin específica para los vertederos es del tipo E+ponencial0

/ 0 & #

Aplicando logaritmos0 Logaritmos de caudales reales y alturas

$á%ina 8



FIC;

*cm

/

Bo% ; Bo% = =r 7>)

*l>s

/6. 0.8&88 0.1898 1.!0#

8. 0.#2# 0.11 2.9610#. 0.#!2 0.!0!8 &.20!0

#. 0.##!6 0.!#!# &.#&#

10. 1.02!& 0.6#!# .#69

10. 1.0&9 0.91#! !.216

11. 1.09!! 0.81&# 6.!1!!

1&. 1.11&# 0.#&6 8.6&68

1. 1.161 1.090 11.122

1. 1.190& 1.1209 1&.20

)osteriormente se genera la gráfica de los logaritmos agregándole una línea de tendencia para encontrar la ecuacin de la recta

/rafica logaritmos de caudal real y alturas 5

!ustituyendo valores en la ecuacin de la recta se obtiene el valor de n0

n = 9.BC>

$á%ina #



FICEntonces0 D = log *> 4 * 9.>@@6 = 8.88B

$onociendo los valores de D y n se presenta la ecuaci'n generada específica para elvertedero triangular ya calibrado.

< generado = 8.88B 5 9.BC> Ec. calibracin

'nde0 < generado = l;s

5 = cm

!e presentan los resultados de ambos caudales, el real y el generado con

la ecuacin de calibracin y se estima el porcentaje de error entre ambos, el cual no debeser mayor al @F, al igual que se genera la curva de calilbracin propia de este vertedero.

$audales reales y generados con ecuacin de calibraci'n

5

4cm6

<r = 2;t

4l;s6

<gener ado con la

Ec.

$ali br ada

4l;s6

err or

4F6

A.7 >.@?87 >.@8A? 9.97

C.@ 9.BA>8 9.A78? 9.A:

7.8 :.98@8 :.>@:7 >.A9

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>:.8 C.A:AC C.BA7@ >.@>

>?.8 >>.>?99 >8.BBAA :.:7

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$á%ina 10



FIC

Clc%lo*

$omo se indic' pr eviamente la formula general para hallar el caudal r eal en

un vertedero triangular de pared delgada es de la f orma0

5 @

onde

!ustituyendo valores y realizando la conver si'n0

<real = $d 8.89:A9? 5 @;9onde0

$audales real e+perimental y teorico formula general

$á%ina 11

=real A Cd 2% )%

1! 2

=real A m&>s

; A m

=real l>s

; A c



FIC

5

4cm6

<r = 2;t

4l;s6

<teor ico

4f or mula

gener al6

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/rafica determinacin del coeficiente de descar ga

$á%ina 12



FIC

$alculo del caudal con formula del Ganual de 5idráulica

5 <r = 2;t <ter icoGanual

5id.

A.7 >.@?87 >.B@87

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/rafica determinacin del coeficiente de descar ga

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FIC$omparacion de caudales0

; =r

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=%enerado con

<c.

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do =rea

l

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10. !.216 !.&926 !.9082 !.9112

11. 6.!1!! 6.8!9# 9.108# 9.1126

1&. 8.6&68 8.96#! 8.869& 8.8920

1. 11.122 10.9966 10.6922 10.6998

1. 1&.20 12.!99! 12.2628 12.26#2

$á%ina 1



FIC

.- Co#cl%*io#e* Reco'e#acio#e*

• !e logr' identificar las propiedades físicas e hidráulicas de los

fluidos en canales abiertos• Al utilizar un vertedero de forma triangular pudimos identificar

que los vertederos triangulares se utilizan para caudales

peque,os

.- ANE5OS

8.- BIBLIOGRAFÍA

+illon, M. -213/ 0idrauluca de $anales. M(ico .

$á%ina 1!



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$á%ina 16

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