PRACTICA I
CIV-230
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA “TOMAS FRÍAS”
FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
HIDRÁULICA II Y LABORATORIO
LABORATORIO HIDRÁULICA II
PRACTICA
CIV-230
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FLUJO UNIFORME – RESISTENCIA RESISTENCIA DEL FLUJO EN CANALES ESTUDIANTE: ISMAEL OQUENDO SOTO GRUPO: AUXILIAR: DOCENTE: fecha de realización: Univ. Rocha la fuente miguel Ing. Hugo Gómez Condori fecha de entrega:
1.- INTRODUCCIÓN. Las conducciones libres tienen una gran aplicación, por ejemplo: sistemas de riego, sistemas de drenaje, conducción de agua para acueductos y la industria, plantas de tratamiento de aguas residuales y muchos otros.
2.- OBJETIVOS.
Ejercitar el cálculo de los elementos geométricos del flujo en un canal y el aforo del caudal con el que se va a desarrollar la práctica.
Comprobar experimentalmente algunas fórmulas del cálculo en régimen uniforme.
Obtener el coeficiente de rugosidad n, en un canal rectangular.
Obtener el factor de fricción f, del canal.
Obtener la rugosidad e (ks),en mm del canal.
3.- FUNDAMENTO TEÓRICO. FLUJO NORMAL: Ahora se consideran canales rectos y que mantienen constantes sus secciones transversales, a lo largo de toda su longitud. Éstos se conocen como canales prismáticos. Se considera el flujo de un líquido cuya superficie libre mantiene una profundidad constante Yo por encima del lecho del canal. La pendiente del lecho del canal debe tener cierto valor para mantener esta clase de flujo
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para un caudal Q dado. Tal flujo se conoce corno flujo normal o uniforme y fácilmente puede demostrarse que existe un equilibrio entre las fuerzas gravitacionales que aceleran el flujo a lo largo y las fuerzas friccionales sobre el perímetro mojado ‘.que retardan el flujo. Para líquidos como el agua, la pendiente del canal debe ser pequeña’. Con esta suposición la pendiente del
lecho del canal se tomar igual al ángulo de inclinación a en radianes y se denotará como So .La profundidad Yo, se denomina profundidad normal.
Con el fin de analizar el flujo, se usa un modelo de flujo unidimensional sobre el cual actúan las fuerzas de Fricción en la frontera mojada. Las líneas de corriente son paralelas y se considera que la presión es hidrostática en la dirección perpendicular al lecho. CONSIDERACIÓN DEL PERFIL DE VELOCIDAD
En el flujo en canales abiertos, además de las dificultades en la Superficie libre, en canales largos se dificulta que la fricción deba tenerse en cuenta debido a la proximidad de las fronteras mojadas al flujo principal. Asimismo, es usual considerar en tales canales flujo turbulento completamente desarrollado. ¿Qué puede decirse acerca de los perfiles de velocidad en el flujo en canales? Existen algunas
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ecuaciones aproximadas semiteóricas desarrolladas para el flujo en canales cuya anchura es mayor en comparación con la profundidad. Tales estudios pueden encontrarse en textos más especializados ‘. El caso de canales angostos es
aún más difícil, sé muestra un perfil común de los mismos. Nótese que la velocidad máxima no ocurre en la superficie libre, sino algo por debajo de ésta, como se muestra en el diagrama. La superficie libre en una sección de flujo tampoco estará nivelada, como aparece en forma aproximada en el diagrama. En lugar de esto, existirá una leve elevación cerca del centro; esta región se conoce como línea de velocidad máxima.
CANAL RECTANGULAR.
Y
B
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Partiendo de la Ecuación de Manning para la velocidad. v
R 2 / 3 S 1/ 2
Velocidad de sección óptima. vmax
n
Qs 3 / 2 3 4rn
1/ 4
r 2 1 t ² t
3/ 2 Radio vn Hidráulico: R 1 / 2 s
Área de flujo.
A
Q
A bY tY ²
v
P b 2Y (1 t ²)
Perímetro P A húmedo R Tirantes y plantillas. Y 1
Y 2
P P 4rA
b1
2
2r
A tY 1 d 1
b2
P P 2 4rA 2r A d 2
tY 2
4.- DATOS Y CÁLCULOS. Ancho del canal: B = 8 cm longitud de canal: L = 4,5 m Temperatura del agua: T = 17 º C
∆z = 0.010 m
PRIMERA MEDICIÓN
SEGUNDA MEDICIÓN
Tirante normal "Y" (cm)
Tirante normal "Y" (cm)
seccion 1
1,9
seccion 1
2
seccion 2
2
seccion 2
2,2
Caudal "Q" (Lt/s) Vol. (Lt)
Promedio
Caudal "Q" (Lt/s)
Tiempo (s)
Vol. (Lt)
Tiempo (s)
6
11,31
3
4,55
6
12,78
3
4
6
10,44
3
5,96
6
11,3
3
5,52
6
13,8
3
4,54
0,006
11,926
0,003
4,914
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Promedio
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5.- RESULTADOS FLUJO UNIFORME
Ancho del canal: b= 8 cm Visc. Cinematica: V 1,089 E-6 m2/seg =
PARAMERTOS
Longitud del canal L=4,5 m peso especifico ᵞ = 9788,24 N/m3
SIMBOLO UNIDADES PRiMERA MEDICION SECCION 1 SECCION 2 0,01
gravedad g= 9,8 m/seg2 SEGUNDA MEDICION SECCION 1
SECCION 2
0,01
0,01
Desnivel del canal
∆z
m
pendiente del canal
So
m/m
volumen
Vol
m3
0,006
0,006
0,003
0,003
tiempo
t
seg
11,926
11,926
4,914
4,914
caudal de circulacion
Q
m3/seg
0,0005031
tirante del agua
Yo
m
0,019
0,02
0,02
0,022
area mojada
A
m2
0,00152
0,0016
0,0016
0,00176
perimetro mojado
P
m
0,118
0,12
0,12
0,124
velocidad media
v
m/seg
tirante hidraulico
Yh
m
altura de velocidad
hv
m
0,00558946 0,00504449 0,007428073 0,006138903
radio hidraulico
Rh
m
0,01288136 0,01333333 0,013333333 0,014193548
numero de reynolds
Re
15660,5334 15399,5245 18686,88737 18084,08456
coeficiente de rugocidad
n
0,00782628 0,00842978 0,006946832 0,007966746
factor de friccion
f
0,02048516 0,02349467 0,015955486 0,020551696 mm
0,01
Temperatuera T= 17ºC
0,00222222 0,00222222 0,002222222 0,002222222
0,0005031 0,000610501 0,000610501
0,33098846 0,31443904 0,381562882 0,346875347 0,019
0,02
0,02
0,022
altura de rugocidad
ks
2,75392489 3,1864143 2,321819336 2,724403794
numero de froude
Fr
esfuerso cortante
Ʈo
Pa
0,28019067 0,29002193 0,290021926 0,308733018
velocidad de corte
Vc
m/seg
0,01674895 0,01704026 0,017040257 0,017581352
Nº de reynolds de corte
Rec
0,76704884 0,7102454 0,861862697 0,747048945
42,3556921 49,8597976 36,3309449 43,98411611
6.- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
Se pudo observar que el flujo uniforme al inicio del canal no fue uniforme esto por la bomba del agua que expulsaba, pero de una cierta distancia se convertida en un flujo uniforme. Donde se hicieron las mediciones respectivas en la sección 1 y sección 2
Los datos obtenidos en la tabla son aceptables y cumplen. Porque se obtuvieron en el ensayo correctamente exceptuando el dato de la altura del agua de la sección para el
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caudal de 0.003 m3/s, dicho error fue de la sección 1 tenía un mayor tirante que la sección 2 lo cual no tiene sentido. Es por ello que la medida de la sección 1 fue considerada para la sección 2 y viceversa.
7.- RECOMENDACIONES.
En recomendaciones podemos decir que debemos trabajar con las mismas unidades al realizar los cálculos respectivos y para que no exista confusiones.
Realiza con mucho cuidado la práctica al medir el tirante del agua en las respectivas secciones y la precisión en determinar el caudal del agua.
8.- BIBLIOGRAFÍA: Libro de mecánica de fluidos (shames) http: www.wikipedia.org/canal Http: www.elr icondelvago/canal
9.- CUESTIONARIO: 1.- cite las diferencias entre canales y tuberías.
Los canales tienen una superficie libre donde actúa la presión atmosférica y el que limita para el caculo de la velocidad del agua.
Las tuberías son conductos cerrados donde no existe la presión atmosférica solo la presión del agua.
2.- cual es la diferencia entre tirante y tirante hidráulico
El tirante es la altura del agua desde su base del canal, mientras que el tirante hidráulico es la relación entre el área hidráulica y el espejo del agua.
3.-a que se denomina altura de rugosidad
Se denomina altura de rugosidad a la rugosidad o al áspero del material del canal que se mide generalmente en mm. Porque depende de esta altura de rugosidad para los distintos materiales y secciones de canales, como ser hormigo pulido, hormigón no pulido, etc.
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