PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA
LABORATORIO DE HIDRÁULICA DE CANALES ABIERTOS
Práctca Nº 1 (!1" # $
1% F&') P*r+a,*, P*r+a,*,-* -* . U,/0)r+* U,/0)r+* *, Ca,a&* Ca,a&*
HORARIO
2!1
GRUPO
A
F*c3a 4* &a 5ráctca6 !1#!7#!1" 8*0* 4* 5ráctca6
C&a'4/a Ac'9a
ALU:NO Diego Alexis Aguilar Nuñez
20110472
ÍNDICE F&') 5*r+a,*,-* . ',/0)r+* *, ca,a&*;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;< O=*t>) ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;< :arc) -*?r/c) %;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;< :a-*r/a&* ;%%%;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;" Pr)c*4/+/*,-);%%%;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;" Cá&c'&) . R*'&-a4);;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;%@ D/c'/?, 4* R*'&-a4);;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;% F'*,-* 4* Err)r;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;2 C),c&'/),* ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;2
FLU8O PER:ANENTE UNIFOR:E EN CANALES OB8ETIVOS
Estudiar las condiciones de fujo permanente y uniorme en un canal
!allar experimentalmente el coe"ciente de rugosidad promedio por medio de la #rmula de $anning y compararlo con el o%tenido por medio de la #rmula de !orton & Einstein 'rugosidades compuestas() Encontrar el coe"ciente de rugosidad por medio de la ecuaci#n de Darcy &
*eis%ac+)
:ARCO TEÓRICO E1uili%rio
4E5$ANEN6E
8N9/:5$E
Entre uerzas mo23adoras y resistentes
4or1ue las caracter7s2cas del fujo no 3ar7an con el 2empo
4or1ue las caracter7s2cas del fujo no 3ar7an a lo largo del canal
En este fujo se supone la lnea de energa; el ondo del canal y la super"cie li%re 'altura piezom
=o ue podemos encontrar son fujos casi uniomes cuando la pendiente no es muy grande ,e usar-n las siguientes #rmulas para para analizar el fujo. /#rmula de $anninng.
V =
R
2 3
¿S
1 2
n
/#rmula de +ezy.
V =C √ RS /#rmula de Darcy & *eis%ac+.
V =−√ 32 gRS∙ log
[
k 1,255 + 14,8 R R √ 32 gRS
]
:ATERIALES
8n canal de corriente +orizontal; de secci#n rectangular de 40 cm de anc+o con paredes de 3idrio y %ase de concreto
8n medidor de caudal
8n par de limnmetros para medir los rantes de agua en el canal
PROCEDI:IENTO
Asegurarse de tener la compuerta al ondo del canal cerrada
$edir los rantes. aguas a%ajo '1)> m( y ag uas arri%a '7)> m (
?,e realizaron mediciones a 1)>; 4)>; @ y 7)> m en una sola ronda; para tres caudales disntos '@ en total contando los del otro grupo( para poder ulizar los datos en la siguiente experiencia)
CÁLCULOS RESULTADOS Datos recopilados. ropios.
:tro grupo.
?,egn lo acordado en la sesi#n de la%oratorio se o%3iar- colocar el desarrollo num
r (+<$
.1 (c+$
. (c+$
A1 (+$
A (+$
V1 (+$
V (+$
V5r)+ (+$
0)010 0)020 0)02> 0)0C0 0)0C> 0)04>
7)0@ )14 11)11 11)44 12)74 1>)7B
>)@1 7)> B)B2 10)2C 10)0@ 12)>>
0)02B 0)0C7 0)044 0)04@ 0)0>1 0)0@C
0)022 0)0C0 0)0C> 0)041 0)040 0)0>0
0)C>4 0)>47 0)>@C 0)@>@ 0)@B7 0)71C
0)44@ 0)@> 0)70 0)7CC 0)B70 0)B@
0)400 0)@0C 0)@C@ 0)@4 0)77B 0)B0>
?,e asumen 3alores de n 0)014 para el concreto y 0)010 para el 3idrio; segn lo 3isto en clases ?ara el n de !orton & Einstein; como permetro mojado de 3idrio se tomar- el promedio de los dos rantes ?ara el uso de la ecuaci#n de Darcy & *eis%ac+ se asumi#n una temperatura de 20F; por tanto una 3iscosidad del agua de 1)007?10G7 ; segn el li%ro H Mecánica de los fuidos e Hidráulica” de 5anald Iiles)
DISCUSIÓN DE RESULTADOS Analizamos las dierencias porcentuales de los coe"cientes de ! orton & Einstein con respecto a los de de $anning '3alores nega3os indican ue los coe) De $anning son mayores(
, H)r-),# E/,-*/, 0)01C1 0)012 0)0127 0)0127 0)012@ 0)0124
, :a,,/, (+1<$
D/0*r*,c/a P)rc*,-'a&
0)0140 0)00> 0)0122 0)00B1 0)0101 0)012@
G@)41J C>)CCJ 4)4>J >>)@BJ 2>)01J G1)7@J
r (+<$ 0)010 0)020 0)02> 0)0C0 0)0C> 0)04>
,e aprecian dierencias por de%ajo del 40J sal3o en un caso; y tres de ellas son muy peueñas) ero en general se e3idencia una cercana de 3alores con am%as ecuaciones) En cuanto al paralelismo de las lneas de energa y piezom
r (+<$
T/ra,-* 1
0)010 0)020 0)02> 0)0C0 0)0C> 0)04>
0)00@ 0)01> 0)01@ 0)022 0)024 0)02@
T/ra,-* 0)010 0)022 0)02@ 0)027 0)0C 0)041
D/0*r*,c/a P)rc*,-'a& (r*5*c-) 4* 1$ >B)C7J 4>)01J >B)@7J 2>)0>J @0)CBJ >B)10J
D/0*r*,c/a *, ++ C)7C @)B7 )4@ >)4 14)>2 1>)0>
,e o%ser3a claramente ue las alturas de 3elocidad no son iguales 'ue sean iguales asegura ue sean paralelas(; y al mismo empo o%ser3amos dierencias porcentuales grandes; pero teniendo en cuenta ue las distancias son muy cortas; y; ue en nmeros 'mm( es muy corta; casi indetecta%le a simple 3ista) A+ora; analizando las pendientes promedio; tenemos ue presentan una des3iaci#n est-ndar de.
!%!!!<71 =a cual es peueñsma)
FUENTES DE ERROR
De%emos tomar en cuenta la 3aria%ilidad de la medici#n de%ido a la precisi#n de cada persona ue las realiza%a El estado de los euipos ulizados. El canal presenta%a ugas de agua o ExisKan zonas en el ondo del canal ue tenan peueños +uecos; y genera%a o o
dierencias considera%les) Al ulizar dos limnmetros dierentes se expanda la incerdum%re)
CONCLUSIONES
,e puede concluir ue la experiencia ue lle3ada con
manipulaci#n de datos para c-lculo 'aproximaciones; por ejemplo( ,i %ien las alturas de 3elocidad no coinciden; los 3alores en ue 3aran son muy peueños; lo ue +ace suponer ue existe cierto paralelismo entre las lneas
piezom
sumamente peueña) =os 3alores muy cercanos a cero de los coe"cientes de rugosidad de DarcyG*eis%ac+
+ace suponer ue nos encontramos en un sistema pr-ccamente liso) ,e puede coincidir; entonces; con la teora en ue no se encontrar-n fujos permanentes y uniormes con la rigurosidad del caso; puesto ue existe cierta ricci#n presente)
