Tipos de Flujo en Canales

Universidad Nacional Mayor de San Marcos 1. |INT |INTR RODUC ODUCC CIÓN IÓN Un canal es un conducto cerrado o abierto, or el cual circula un l!"uido a #lu$o #lu$o libre debido a la acci%n de la #uer&a de 'ravedad. 'ravedad. (. )RIN )RINCI CIOS OS T*Ó T*ÓRI RICO COS S +lu$o uni#oreas variaciones de la resi%n se deterinan ediante la /idrost0tica. a endiente de la linea de solera ' es ba$a. Flujo uniforme: Las variaciones de la presión se determinan mediante la hidrostática. La pendiente de la linea de solera g es baja.

S O < 1 ó 1 ó θ < 2 °

(

(

P v 1 P v ( β = Z 1 + + =Z ( + + γ ( g γ ( g Por denición de ujo uniforme el limite permanece constante. La velocidad en el tramo permanece constante.

v 1= v ( La pendiente del fondo de solera, la pendiente piesomtrica, ! la pendiente de energ"a son iguales.

s = s w =s E

gradientede gradiente de presiones presiones = s E=

h f L

aboratorio de /idr0ulica 3 IM+ (12

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

∑ F =m . a= ∑ F = #omamos un ujo uniforme

F . P1+ W . sin ( θ ) −F .P( − . ! =  F . P1=

γ . " 1 . !1 " 1 −" (

=

γ . " ( . ! ( ! 1 − ! (

F .P(

=

w . sin ( θ )=  . !

4- 4rea de contacto con la ared.

( # +$ + # ) . L= ! Perimetromo%ado . L = !rea en &onta&to

W . sin (θ )=  . P . L


Universidad Nacional Mayor de San Marcos ' γ = ) ' =γ . ( = γ . ! . L (

Cuando θ es e"ue5o-

sin

(θ)

=

tan

( θ ) S f hf =

=

L

f (  = . * .( g

Considerando la ecuaci%n de Coolebro6-

(

, 1 (.7 =− (.lo' + 1( ℜ. √ f √ f ℜ=

)

(.

 -Se encuentra en #unci%n de la teeratura, se encuentra de tablas.

f ( γ . - . S O= . * . ( 8 ( =

√

8. g . √ - . S  f

*cuaci%n de C/e&y9:C. √ - . S *studio del coe#iciente de C/e&y C es un coe#iciente "ue deende del aterial contenido en el /ec/o del canal. *cuaciones ara deterinar el coe#iciente de C/e&yDarcy ;eisbec// =

√

8. g f

+%rula de Coolebro6 3 ;/ite-

(

, 1 (.7 = − (.lo' + 1( ℜ. √ f f

)


Universidad Nacional Mayor de San Marcos +%rula de182?@)ara el sistea de unidades tAcnico, internacional o M.<.S.(B +

/ =

(

1 .177 + n S

1 + (B +

)

.177 n . S √ -

9alores del coe#iciente n ara las eresiones de
Descrici%n

n

Maoster!a de iedra bruta

.(

Maoster!a de iedras rectan'ulares

.1

Maoster!a de ladrillos, sin revestido

.17

Maoster!a de ladrillo, revestida

.1(

Canales de concreto, terinaci%n ordinaria

.1E

Canales de concreto, con revestiiento liso

.1(

Canales con revestiiento uy liso

.1

Canales de tierra en buenas condiciones

.(7

Canales de tierra con lantas acu0ticas

.B7

Canales irre'ulares y uy al conservados

.E

Conductos de adera ceillada

.11

Farro >vitri#icado@

.1B

Tubos de acero soldado

.11

Tubos de concreto

.1B

Tubos de /ierro #undido

.1(

Tubos de asbesto ceento

.11


Universidad Nacional Mayor de San Marcos (

1

1 / = . - B . S ( n

+%rula de 1?@Sili#ica la eresi%n anterior y es v0lida ara SoG.7. )ara sistea de unidades tAcnicas, internacional o M.<.S. / =

1. √ (1 n − 1 )+ √ -

+%rula de Fa&in >18?@8 / =

1+

0 √ -

9alores del coe#iciente 0 ara la ecuaci%n de Fain. Toado de 4&evedo, 4costa 12. Descrici%n Canales y tubos etraordinariaente lisos Conductos counes, alcantarillas Maoster!a de iedra bruta )aredes itas >arte revestida y arte sin revestir@ Canales en tierra Canales resentando 'ran resistencia al #lu$o

0

.2 .12 .E2 .87 1.B 1.7

+%rula lo'ar!ticaa eresi%n ara C es la si'uiente)ara sistea de unidades tAcnico, internacional o M.<.S.2. / =18.lo'

( ) a

a= a=

1 

 , (

Si el conducto es /idr0ulicaente liso >CH@. Si el conducto es /idr0ulicaente ru'oso >CHR@

, 1  cuando Aisten condiciones de transici%n o sea "ue /ay in#luencia de la viscosidad a= +

(  del #luido y de la ru'osidad del conducto. , 2 .B7 1  >CH@ , > 2.1 1  >CHR@

.B7 1 < , < 2.1 1 3 - 9iscosidad cin0tica del a'ua se'n su teeratura.

)ara #lu$o en canales , a no ser "ue el conducto sea #isicaente liso > , coortaiento /idr0ulico es 'eneralente ru'oso y a = B. OFJ*TI9OS


,

(

.

=

1

@, el

Universidad Nacional Mayor de San Marcos Calcular los coe#icientes de ru'osidad de un canal de acuerdo a di#erentes investi'adores con base en ediciones reales de caudal y ar0etros /idr0ulicos. E. M4T*RI4*S, H*RR4MI*NT4S K *LUI)OS

Materiales 4'ua

Herraientas in!etro

Re'la

Ter%etro aboratorio de /idr0ulica 3 IM+ (12


;inc/a

*"uios Canal de endiente variable



7. )ROC*DIMI*NTO *)*RIM*NT4 )aso N1 *ncender la boba y eritir circular el #lu$o de a'ua en el canal de endiente variable. )aso N( Medir la cota suerior e in#erior con el lin!etro ara deterinar el tirante )aso NB Medir la cota "ue nos erite deterinar el caudal en ls "ue se encuentra ubicado al nivel del vertedero trian'ular. )aso NE Reetir los )asos 1, ( y B ara un caudal y tener una e$or recolecci%n de datos. )aso N7 4uentar el caudal y continuar con los asos anteriores, reetir est0 eeriencia ara 7 caudales. )aso N2 Medir la lon'itud desde el e$e del canal de endiente variable /asta el unto donde se edir0 la lon'itud del e$e vertical ara deterinar la endiente )aso N Deterinar la endiente )aso N8 Medir la teeratura del a'ua 2. TOM4 D* D4TOS b:1.8 T>C@ : (1.7 9iscosidad cine0tica >cPP(s@ : .1( S:.18E '>csPP(@ : ?.81


Universidad Nacional Mayor de San Marcos $audal %&' $ota superior +cm $ota fondo +cm #irante +cm $audal +l0s

(uestra %&' (uestra %&) (uestra %&* '-.&& '-.'& '-.& '/.-& '/.-& '/.-& '.'& '.)& '.' 1.2& 1.2& 1.2&

$audal %&) $ota superior +cm, $ota fondo +cm, #irante +cm, $audal +l0s,

(uestra %&' (uestra %&) (uestra %&* )&.& )&./& )&.1& '/.-& '/.-& '3.&& ).1& ).3& ).1& ).)2 ).)2 ).)2

$audal %&* $ota superior +cm $ota fondo +cm #irante +cm $audal +l0s

(uestra %&' (uestra %&) (uestra %&* )'. )'.2 )'.2 '/.3& '/.-& '/.-& *./ *. *. *.)& *.)& *.)&

$audal %&2 $ota superior +cm $ota fondo +cm #irante +cm $audal +l0s

(uestra %&' (uestra %&) (uestra %&* )).*& )).2& )).2& '/.-& '/.-& '/.-& 2.2& 2.& 2.& 2.*' 2.*' 2.*'

$audal %& $ota superior +cm $ota fondo +cm #irante +cm $audal +l0s

(uestra %&' (uestra %&) (uestra %&* )).-& )*.&& )*.&& '/.-& '/.-& '/.-& .&& .'& .'& 2.-' 2.-' 2.-'

. D*)UR4CIÓN D* D4TOS $audal %&' $ota superior +cm $ota fondo +cm #irante +cm $audal +l0s

(uestra Promedio '-.& '/.-& '.' 1.2&

$audal %&) $ota superior +cm $ota fondo +cm #irante +cm $audal +l0s

(uestra Promedio )&.1& '/.-* ).1/ ).)2


Universidad Nacional Mayor de San Marcos $audal %&* $ota superior +cm $ota fondo +cm #irante +cm $audal +l0s

(uestra Promedio )'.23 '/.3/ *.1) *.)&

$audal %&2 $ota superior +cm $ota fondo +cm #irante +cm $audal +l0s

(uestra Promedio )).*/ '/.-& 2.2/ 2.*'

$audal %& $ota superior +cm $ota fondo +cm #irante +cm $audal +l0s

(uestra Promedio )).-/ '/.-& .&/ 2.-'

8. CQCUOS K R*SUT4DOS Q(l/s) 0.99 2.24 3.20 4.31 4.91 C (cm ½ /s) 0.000789663 0.000558191 0.000534017 0.000548327 0.000532608 n "**+, 0.1025014958 0.1369811771 0.1498529082 0.1585647137 0.1636211897

Q(cm³/s) 0.000994268 0.002240000 0.003200000 0.004310000 0.004910000

y (cm) 1.15 2.67 3.62 4.47 5.07

n Mannn! 5823.9520327454 9156.7342717111 9884.2904325361 9822.213810334 10225.5388404574 - # 12585636.3373825 25188004.3755898 27520021.2422835 26102398.9871905 27665833.5337459 + (cm) ! 11.3446696745 21.4157120265 25.9846583283 29.3267864498 31.3591248665

?. INT*R)R*T4CIÓN D* R*SUT4DOS


A (cm²) 12.420 28.836 39.096 48.276 54.756

P (cm) 13.10 16.14 18.04 19.74 20.94

n ("#$) 1233.0965892 2394.6370857 2756.7578009 2852.0556049 3036.1625173

R (cm) 0.948091603 1.786617100 2.167184035 2.445592705 2.614899713 Al%&a ('an) 107275.883667544 208330.137290796 239834.561569176 248125.705385021 264142.867407969

+ (C#) 11.3531210771 21.4140271131 25.9827769189 29.3345379819 31.3569330215 % cnc* C C C C C

a (cm) ! 5.6884921208 10.7196260482 13.0030159129 14.6734533048 15.6892913834

Universidad Nacional Mayor de San Marcos 1. CONCUSION*S 11. R*COM*ND4CION*S


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