Flujo Uniforme-canales Rectangulares.docx

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁN FACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMO ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

FLUJO UNIFORME EN"CANALES RECTANGULARES" 1. DATOS GENERALES:

1.1.

TEMA: FLUJO UNIFORME "CANALES RECTANGULARES”

1.2.

UBICACIÓN : o DEPARTAMENTO

: LAMBAYEQUE

o PROVINCIA

: CHICLAYO

o DISTRITO o USS

: PIMENTEL :

Facultad

de

Arquitectura y Urbanismo.

1.3.

INTEGRANTES:  MONDRAGÓN HUIMAN YELTSIN  COLCHADO GONZÁLES KEVIN

1.4.

FECHA: PIMENTEL, 16 de Mayo del 2018

Ingeniería,

MECÁNICA DE FLUIDOS II

FLUJO UNIFORME

INDICE 2.

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 2

3.

OBJETIVO ....................................................................................................................................... 3

OBJETIVOS ESPECIFICOS................................................................................................................. 4 4.

GENERALIDADES .................................................................................................................... 4

5.

EQUIPOS Y/O MATERIALES .................................................................................................. 7

7. PROCEDIMIENTO ............................................................................................................................. 8 8. REGISTRO DE DATOS ............................................................................................................... 9 10. GRAFICOS DE DATOS PROCESADOS: ............................................................................. 11 10. CONCLUSIONES .......................................................................................................................... 25 11. RECOMENDACIONES ............................................................................................................ 25 12. REFERENCIAS ......................................................................................................................... 25 ANEXOS: .......................................................................................................................................... 25

pág. 2

MECÁNICA DE FLUIDOS II

FLUJO UNIFORME

2. INTRODUCCIÓN El flujo de canales abiertos tiene lugar cuando los líquidos fluyen por la acción de la gravedad y solo están parcialmente envueltos por un contorno sólido. En el flujo de canales abiertos, el líquido que fluye tiene superficie libre y sobre él no actúa otra presión que la debida a su propio peso y a la presión atmosférica. El flujo en canales abiertos también tiene lugar en la naturaleza, como en ríos, arroyos, etc., si bien en general, con secciones rectas del cauce irregulares. De forma artificial, creadas por el hombre, tiene lugar en los canales, acequias, y canales de desagüe. E n la mayoría de los casos. Los canales tienen secciones rectas regulares y suel en ser rectangulares, triangulares o trapezoidales. También tienen lugar el flujo de canales abiertos en el caso de conductos cerrados, como tuberías de sección recta circular cuando el flujo no es a conducto lleno. En los sistemas de alcantarillado no tie ne lugar, por lo general, el flujo a conducto lleno, y su diseño se realiza como canal abierto.

El flujo uniforme indica que los parámetros de tirante, velocidad, área, etc., no cambian con el espacio lo cual genera que ciertas características como profundidad, área transversal, velocidad y caudal en todas las secciones del canal sean constantes. Así mismo, la línea de energía, la superficie libre de agua y el fondo del canal deben ser paralelos. (Villon, 2008)

pág. 3

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II

EN SAYO FLU JO U N IFO RME "CAN ALES R ECT AN GU LARES 3. OBJETIVO: -

Determinar la el coeficiente de rugosidad a través de la fórmula de Manning. Demostrar que para diferentes caudales y pendientes la rugosidad no cambia. Verificar el número de Fraude y el tipo de Flujo.

OBJETIVOS ESPECIFICOS -

Afianzar los conceptos sobre regímenes de flujo en un canal. Identificar los elementos geométricos de la sección de un canal. Establecer la relación que se obtiene al graficar Tirante vs Velocidad y, Ancho del Canal vs No. De Fraude y distancia vs tirante Afianzar los conceptos sobre regímenes de flujo en un canal.

-

4. GENERALIDADES El mecanismo principal que sostiene flujo en un canal abierto es la fuerza de gravitación. Por ejemplo, la diferencia de altura entre dos embalses hará que el agua fluya a través de un canal que los conecta. El parámetro que representa este efecto gravitacional es el Número de Froude, puede expresarse de forma adimensional. Este es útil en los cálculos de resalto hidráulico, en el diseño de estructuras hidráulicas y en el diseño de barcos. 𝑉 �= 𝐴 √� ∗( ) � DONDE: V: Velocidad media del flujo L: Longitud o (a/t) G: aceleración de la gravedad El flujo se clasifica como:  Fr<1, Flujo suscritico o tranquilo, tiene una velocidad relativa baja y la profundidad es relativamente grande, prevalece la energía potencial. Corresponde a un régimen de llanura.  Fr=1, Flujo crítico, es un estado teórico en corrientes naturales y representa el punto de transición entre los regímenes subcrítico y supercrítico.

pág. 4

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II

 Fr>1, Flujo supercrítico o rápido, tiene una velocidad relativamente alta y poca profundidad prevalece la energía cinética. Propios de cauces de gran pendiente o ríos de montaña. FLUJO PERMANENTE Y UNIFORME El flujo uniforme permanente es el tipo de flujo fundamental que se considera en la hi dráulica de canales abiertos. La profundidad del flujo no cambia durante el intervalo de tiempo bajo consideración. En el caso especial de flujo uniforme y permanente, la línea de alturas totales, la línea de altura piezométrica y la solera del canal son todas paralelas, es decir, son todas iguales sus pendientes. La característica principal de un flujo permanente y uniforme en canales abiertos es que la superficie del fluido es paralela a la pendiente del canal, es decir, dy/dx = 0 o la profundidad del ca nal es constante, cuando la pendiente final (Sf) es igual a la pendiente inicial (So) del canal. Estas condiciones se dan comúnmente en canales largos y rectos con una pendiente, sección transversal y un revestimiento de las superficies del canal homogéneo, caso tipito en regadíos. En el diseño de canales es muy deseable tener este tipo de flujo ya que significa tener un canal con altura constante lo cual hace más fácil diseñar y construir. Las condiciones de flujo permanente y uniforme solo se pueden dar en canales de sección transversal prismáticas, es decir, cuadrada, triangular, trapezoidal, circular, etc. Si el área no es uniforme tampoco lo será el flujo. La aproximación de flujo uniforme implica que la velocidad es uniforme es igual a la velocidad m edia del flujo y que la distribución de esfuerzos de corte en las paredes del canal es constante. Bajo las condiciones anteriores se pueden obtener las siguientes relaciones, denominadas relaciones de Chezy–Manning, para la velocidad V y el caudal Q: Caudal (Q) 1

Velocidad V

2

�= ∗ 𝐴∗ �3 �2 𝑛 2 12 1� 3�

𝑉= 𝑛 A: Área de la sección del Canal. Rh: Radio hidráulico de la sección. pág. 5

1

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II So: Pendiente del Fondo del Canal. n: Coeficiente de Maning Valores de coeficiente de Manning:

Coef. Manning "n" Material

Mínimo

Máximo

Cemento puro

0.01

0.013

Mortero de cemento

0.011

0.015

Ladrillo en mortero

0.012

0.017

Fundición sin revestir

0.012

0.015

Fundición revestida

0.011

0.013

Entablado cepillado

0.01

0.014

Entablado elistonado

0.012

0.016

Tierra

0.017

0.025

Corte en roca

0.025

0.035

Corriente lisa natural

0.025

0.033

Corriente pedregosa

0.045

0.06

Corriente con maleza

0.075

0.15

Metacrilato

0.009

0.01

Cristal

0.009

0.01

En la tabla anterior se observan los valores para el coeficiente de Mannig (n) donde, como se mencionó k vale 1.0 y 1.486 para el sistema internacional (SI) y el británico respectivamente, n se denomina coeficiente de Manning y depende del material de la superficie del canal en contacto con el fluido.

GEOMETRIA DEL CANAL Un canal con una sección transversal invariable y una pendiente de fondo constante se conoce como canal prismático. De otra manera, el canal es no prismático; un ejemplo es un vertedero de ancho variable y alineamiento curvo. Al menos que se indique específicamente los canales descritos son prismáticos. Los elementos geométricos de una sección de canal son propiedades que estarán definidas por completo por la geometría de la sección y la profundidad del flujo del canal. Estos elementos son muy importantes para el estudio de los flujos en canales abiertos y las expresiones más características son las siguientes:

pág. 6

Rh= Ac/P

MECÁNICA DE FLUIDOS II

FLUJO UNIFORME

Donde Rh es el radio hidráulico en relación al área mojada (Ac) con res pecto su perímetro mojado (P).

-

Yc = Ac/T

El tirante hidráulico (Yc) es relación entre el área mojada y el espejo de agua

5. EQUIPOS Y/O MATERIALES:

Equipo de Canal Abierto (CAS):

Grupo de Alimentación Básico (FME00/B):

pág. 7

MECÁNICA DE FLUIDOS II

FLUJO UNIFORME

7. PROCEDIMIENTO: 1. Se calibró el equipo y se colocó en una pendiente. 2. Se fijó un primer caudal con ayuda del caudal metro el cual fue 3000 L/h. 3. Se medió la longitud del canal una longitud de 2.52 m 4. Con una wincha se trazó un metro y se repartió en 10 cm cada uno 5. Con un limnímetro tomamos las medias respectivas cada 10cm. 6. Después se repitió el paso 2 con diferentes pendientes y con caudales de 4000 y 4000, L/h. 7. Posteriormente se volvió a realizar los pasos anteriores para una nueva inclinación del canal. 8. Para el 3er ensayo se subió la pendiente. 9. Finalmente se ordenaron todos estos datos obtenidos de este ensayo de laboratorio

pág. 8

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II 8. REGISTRO DE DATOS DATOS:

ENSAYO DE LABORATORIO N° 1

ANCHO

PENDIENTE

CAUDAL (L/h) 3000

DATOS:

H0 mm 24.4

H1 mm 23.8

PARAMETROS HIDRAULICOS 0.002

H2 mm 23.1

H5 mm 21.8

H6 mm 21.3

H7 mm 21

6.4

cm

H8 mm 20.7

H9 mm 20.2

6.4

cm

H8 mm 25.7

H9 mm 25.3

6.4

cm

H8 mm 22.9

H9 mm 22.5

H10 mm 20

ENSAYO DE LABORATORIO N° 2

ANCHO

PENDIENTE

CAUDAL (L/h) 4000

DATOS:

H0 mm 30.5

H1 mm 29.1

PARAMETROS HIDRAULICOS 0.002

H2 mm 28.4

H5 mm 27.1

H6 mm 26.6

H7 mm 25.9

H10 mm 25.1

ENSAYO DE LABORATORIO N° 3

ANCHO

PENDIENTE

CAUDAL (L/h) 4000

H0 mm 25.9

H1 mm 25.6

PARAMETROS HIDRAULICOS 0.004

H2 mm 25

H5 mm 24

H6 mm 23.9

H7 mm 23.3

H10 mm 22.3

Observaciones:  Las alturas H3 y H4 no se tomaron las medidas del canal debido que no se podía medir sus tirantes respectivos

9. CALCULOS DE LOS ENSAYOS: Los cálculos de los continuación

pág. 9

ENSAYOS FLUJO UNIFORME "CANALES RECTANGULARES

se presentan a

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁN FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL LABORATORIO FLUJO UNIFORME "CANALES RECTANGULARES"

#975211713

Yoner Chavez Burgos Estd: ingenieria civil Cod: 2131819924 DATOS:

[email protected]

Pimentel-Chiclayo-lambayeque

ENSAYO DE LABORATORIO N° 1

ANCHO

PENDIENTE

CAUDAL (L/h) 3000

H0 H1 H2 H5 H6 H7 H8 H9 H10

0.0244 0.0238 0.0231 0.0218 0.0213 0.0210 0.0207 0.0202 0.0200

m m m m m m m m m

DATOS:

H2 mm 23.1

H5 mm 21.8

H6 mm 21.3

H7 mm 21

H8 mm 20.7

H9 mm 20.2

AREA (m 2)

PERIM ETRO M OJADO (m )

RADIO HIDRAULICO (m )

ESPEJO DE AGUA (m )

TIRANTE HIDRAULICO (m )

RUGOCIDAD DEL CANAL

VELOCIDAD (m /s )

NUM ERO DE FROUDE

0.00156 0.00152 0.00148 0.00140 0.00136 0.00134 0.00132 0.00129 0.00128

0.1128 0.1116 0.1102 0.1076 0.1066 0.1060 0.1054 0.1044 0.1040

0.013844 0.013649 0.013416 0.012967 0.012788 0.012679 0.012569 0.012383 0.012308

0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064

0.024 0.024 0.023 0.022 0.021 0.021 0.021 0.020 0.020

0.005 0.005 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004

0.53364 0.54709 0.56367 0.59729 0.61131 0.62004 0.62903 0.64460 0.65104

1.115 1.172 1.244 1.396 1.463 1.505 1.549 1.626 1.659

6.4

cm

H10 mm 20 ENERGIA ESPECIFICA (m - TIPO DE FLUJO k g/k g)

0.0389 0.0391 0.0393 0.0400 0.0403 0.0406 0.0409 0.0414 0.0416

Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico

ENSAYO DE LABORATORIO N° 2 PENDIENTE

CAUDAL (L/h) 4000

0.001111111

0.0305 0.0291 0.0284 0.0271 0.0266 0.0259 0.0257 0.0253 0.0251

m m m m m m m m m

DATOS:

PARAMETROS HIDRAULICOS 0.002

H0 mm 30.5

H1 mm 29.1

H2 mm 28.4

H5 mm 27.1

H6 mm 26.6

H7 mm 25.9

H8 mm 25.7

H9 mm 25.3

AREA (m 2)

PERIM ETRO M OJADO (m )

RADIO HIDRAULICO (m )

ESPEJO DE AGUA (m )

TIRANTE HIDRAULICO (m )

RUGOCIDAD DEL CANAL

VELOCIDAD (m /s )

NUM ERO DE FROUDE

0.00195 0.00186 0.00182 0.00173 0.00170 0.00166 0.00164 0.00162 0.00161

0.1250 0.1222 0.1208 0.1182 0.1172 0.1158 0.1154 0.1146 0.1142

0.015616 0.015241 0.015046 0.014673 0.014526 0.014314 0.014253 0.014129 0.014067

0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064

0.031 0.029 0.028 0.027 0.027 0.026 0.026 0.025 0.025

0.007 0.006 0.006 0.006 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005

0.42691 0.44745 0.45848 0.48047 0.48951 0.50273 0.50665 0.51466 0.51876

0.713 0.784 0.823 0.904 0.938 0.989 1.005 1.037 1.053

6.4

cm

CAUDAL (m3/s)

H10 mm 25.1 ENERGIA ESPECIFICA (m - TIPO DE FLUJO k g/k g)

0.0398 0.0393 0.0391 0.0389 0.0388 0.0388 0.0388 0.0388 0.0388

Sub-Critico Sub-Critico Sub-Critico Sub-Critico Sub-Critico Sub-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico

ENSAYO DE LABORATORIO N° 3

ANCHO

PENDIENTE

CAUDAL (L/h) 4000

0.001111111

0.0259 0.0256 0.0250 0.0240 0.0239 0.0233 0.0229 0.0225 0.0223

pág. 10

m m m m m m m m m

PARAMETROS HIDRAULICOS 0.004

H0 mm 25.9

H1 mm 25.6

H2 mm 25

H5 mm 24

H6 mm 23.9

H7 mm 23.3

H8 mm 22.9

H9 mm 22.5

AREA (m 2)

PERIM ETRO M OJADO (m )

RADIO HIDRAULICO (m )

ESPEJO DE AGUA (m )

TIRANTE HIDRAULICO (m )

RUGOCIDAD DEL CANAL

VELOCIDAD (m /s )

NUM ERO DE FROUDE

0.00166 0.00164 0.00160 0.00154 0.00153 0.00149 0.00147 0.00144 0.00143

0.1158 0.1152 0.1140 0.1120 0.1118 0.1106 0.1098 0.1090 0.1086

0.014314 0.014222 0.014035 0.013714 0.013682 0.013483 0.013348 0.013211 0.013142

0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064 0.064

0.026 0.026 0.025 0.024 0.024 0.023 0.023 0.023 0.022

0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.004 0.004 0.004

0.50273 0.50863 0.52083 0.54253 0.54480 0.55883 0.56860 0.57870 0.58389

0.989 1.013 1.062 1.152 1.162 1.222 1.266 1.311 1.335

CAUDAL (m3/s)

H0 H1 H2 H5 H6 H7 H8 H9 H10

cm

H1 mm 23.8

ANCHO

H0 H1 H2 H5 H6 H7 H8 H9 H10

6.4

H0 mm 24.4

CAUDAL (m3/s) 0.000833333

PARAMETROS HIDRAULICOS 0.002

H10 mm 22.3 ENERGIA ESPECIFICA (m - TIPO DE FLUJO k g/k g)

0.0388 0.0388 0.0388 0.0390 0.0390 0.0392 0.0394 0.0396 0.0397

Sub-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico Sup-Critico

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II 10. GRAFICOS DE DATOS PROCESADOS: GRAFICA DEL ENSAYO 1 DATOS DE INFORME N° 1 H0 = cm H1 = cm H2 = cm H3 = cm H4 = cm H5 = cm H6 = cm H7 ,=, cm H8 ,=, cm

DISTANCIAS 0 10 20 50 60 70 80 90 100

TIRANTE 2.44 2.38 2.31 2.18 2.13 2.10 2.07 2.02 2.00

TIRANTE HIDRAULICO VS DISTANCIA TIRANTE HIDRAULICO (cm)

3.00 2.50

2.44

2.38

2.31 2.18

2.13

2.10

2.07

2.02

2.00

50

60

70

80

90

100

2.00 1.50 1.00 0

10

20

30

40

DISTANCIA (cm)

Interpretación- La relación de Tirante hidráulico y distancia, analizando la gráfica podemos darnos cuenta que a medida que la distancia aumenta el tirante disminuye

pág. 11

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II GRAFICA DEL ENSAYO 2 DATOS DE INFORME N° 2 H0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8

= = = = = = = = =

cm cm cm cm cm cm cm cm cm

DISTANCIAS 0 10 20 50 60 70 80 90 100

TIRANTE 3.05 2.91 2.84 2.71 2.66 2.59 2.57 2.53 2.51

TIRANTE HIDRAULICO VS DISTANCIA 2.91

TIRANTE HIDRAULICO (cm)

3.00

2.84 2.71

2.66 2.59

2.57

2.53

2.51

90

100

2.50

2.00 0

10

20

30

40

50

60

70

80

DISTANCIA (cm)

Interpretación- La relación de Tirante hidráulico y distancia, analizando la gráfica podemos darnos cuenta que a medida que la distancia aumenta el tirante disminuye

pág. 12

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II GRAFICA DEL ENSAYO 3 DATOS DE INFORME N° 3 H0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8

= = = = = = = = =

cm cm cm cm cm cm cm cm cm

DISTANCIAS 0 10 20 50 60 70 80 90 100

TIRANTE 2.59 2.56 2.50 2.40 2.39 2.33 2.29 2.25 2.23

TIRANTE HIDRAULICO VS DISTANCIA TIRANTE HIDRAULICO (cm)

3.00

2.59

2.56

2.50 2.40

2.50

2.39

2.33

2.29

2.25

2.23

90

100

2.00 0

10

20

30

40

50

60

70

80

DISTANCIA (cm)

Interpretación- La relación de Tirante hidráulico y distancia, analizando la gráfica podemos darnos cuenta que a medida que la distancia aumenta el tirante disminuye

pág. 13

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II GRAFICA DEL ENSAYO 1 DATOS DE INFORME N° 1 ALTURAS H0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8

= = = = = = = ,=, ,=,

NUMERO DE FROUDE

RELACION DE TIRANTE - BASE

0.381 0.372 0.361 0.341 0.333 0.328 0.323 0.316 0.313

m m m m m m m m m

1.115 1.172 1.244 1.396 1.463 1.505 1.549 1.626 1.659

NUMERO DE FROUDE

Y/B VS F 1.626 1.659

1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 0.800

1.244 1.115 1.172

0.600 0.400

0.381 0.372 0.361 0.341 0.333 0.328 0.323 0.316 0.313

0.200 0.000 Y/B

1.396

1

2

3

4

1.4

1.549 63 1.505

5

6

7

8

9

0.381 0.372 0.361 0.341 0.333 0.328 0.323 0.316 0.313

FROUDE 1.115 1.172 1.244 1.396 1.463 1.505 1.549 1.626 1.659

Gráfica. Y/B vs Fr (aguas abajo). Analizando la gráfica podemos darnos cuenta de que a medida de que el número de Froude aumenta la relación tirante- base va decreciendo progresivamente.

pág. 14

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II GRAFICA DEL ENSAYO 2 DATOS DE INFORME N° 2 ALTURAS H0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8

= = = = = = = ,=, ,=,

NUMERO DE FROUDE

RELACION DE TIRANTE - BASE

0.477 0.455 0.444 0.423 0.416 0.405 0.402 0.395 0.392

m m m m m m m m m

0.713 0.784 0.823 0.904 0.938 0.989 1.005 1.037 1.053

Y/B VS F 1.200

NUMERO DE FROUDE

1.000

0.784 0.823

0.904 0.938

1.037 1.053 0.989 1.005

0.800

0.713

0.600

0.477 0.455 0.444 0.423 0.416 0.405 0.402 0.395 0.392

0.400 0.200 0.000 Y/B

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0.477 0.455 0.444 0.423 0.416 0.405 0.402 0.395 0.392

FROUDE 0.713 0.784 0.823 0.904 0.938 0.989 1.005 1.037 1.053

Gráfica. Y/B vs Fr (aguas abajo). Analizando la gráfica podemos darnos cuenta de que a medida de que el número de Froude aumenta la relación tirante- base va decreciendo progresivamente

GRAFICA DEL ENSAYO 3 pág. 15

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II

DATOS DE INFORME N° 3 ALTURAS H0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8

= = = = = = = = ,=,

NUMERO DE FROUDE

RELACION DE TIRANTE - BASE

0.405 0.400 0.391 0.375 0.373 0.364 0.358 0.352 0.348

m m m m m m m m m

0.989 1.013 1.062 1.152 1.162 1.222 1.266 1.311 1.335

Y/B VS F 1.600

NUMERO DE FROUDE

1.400 1.200

1.152 1.162

1.311 1.335 1.222 1.266

0.989 1.013 1.062

1.000 0.800 0.600

0.405 0.400 0.391 0.375 0.373 0.364 0.358 0.352 0.348

0.400 0.200 0.000 Y/B

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0.405 0.400 0.391 0.375 0.373 0.364 0.358 0.352 0.348

FROUDE 0.989 1.013 1.062 1.152 1.162 1.222 1.266 1.311 1.335

Gráfica. Y/B vs Fr (aguas abajo). Analizando la gráfica podemos darnos cuenta de que a medida de que el número de Froude aumenta la relación tirante- base va decreciendo progresivamente

GRAFICA DEL ENSAYO 1 DATOS DE INFORME N° 1 pág. 16

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II

ALTURAS H0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8

= = = = = = = = =

TIRANTE HIDRAULICO (m)

VELOCIDAD (m/s)

0.0244 0.0238 0.0231 0.0218 0.0213 0.0210 0.0207 0.0202 0.0200

0.534 0.547 0.564 0.597 0.611 0.620 0.629 0.645 0.651

m m m m m m m m m

TIRANTE HIDRAULICO VS VELOCIDAD 0.8000 0.7000 0.6000

0.651 0.534

0.547

0.564

0.597

0.611

0.0244

0.0238

0.0231

0.0218

0.0213

0.620

0.0210

0.629

0.645

0.5000 0.4000 0.3000 0.2000 0.1000

0.0207

0.0202

0.0200

0.0000

1 9 2 3 4 5 6 7 8 VELOCIDAD (m/s) 0.534 0.547 0.564 0.597 0.611 0.620 0.629 0.645 0.651 TIRANTE (m)

0.024 0.023 0.023 0.021 0.021 0.021 0.020 0.020 0.020

Gráfica. Tirante vs velocidad (aguas abajo).Podemos observar como es el comportamiento del tirante según la velocidad, analizando el grafico el tirante cada vez que disminuye su altura la velocidad va aumentado.

pág. 17

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II GRAFICA DEL ENSAYO 2 DATOS DE INFORME N° 2 ALTURAS H0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8

= = = = = = = ,=, ,=,

TIRANTE HIDRAULICO (m)

VELOCIDAD (m/s)

0.0305 0.0291 0.0284 0.0271 0.0266 0.0259 0.0257 0.0253 0.0251

0.427 0.447 0.458 0.480 0.490 0.503 0.507 0.515 0.519

m m m m m m m m m

TIRANTE HIDRAULICO VS VELOCIDAD 0.6000 0.5000

0.447

0.458

0.0305

0.0291

0.0284

1

2

3

0.427

0.480

0.490

0.503

0.0271

0.0266

0.0259

0.507

0.515

0.519

0.4000 0.3000 0.2000 0.1000 0.0000

4

5

6

0.0257

7

0.0253

8

0.0251

9

VELOCIDAD (m/s) 0.427 0.447 0.458 0.480 0.490 0.503 0.507 0.515 0.519 TIRANTE (m)

0.030 0.029 0.028 0.027 0.026 0.025 0.025 0.025 0.025

Gráfica. Tirante vs velocidad (aguas abajo).Podemos observar como es el comportamiento del tirante según la velocidad, analizando el grafico el tirante cada vez que disminuye su altura la velocidad va aumentado.

pág. 18

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II GRAFICA DEL ENSAYO 3 DATOS DE INFORME N° 3 ALTURAS H0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8

= = = = = = = ,=, ,=,

TIRANTE HIDRAULICO (m)

VELOCIDAD (m/s)

0.0259 0.0256 0.0250 0.0240 0.0239 0.0233 0.0229 0.0225 0.0223

0.503 0.509 0.521 0.543 0.545 0.559 0.569 0.579 0.584

m m m m m m m m m

TIRANTE HIDRAULICO VS VELOCIDAD 0.7000 0.6000

0.503

0.521

0.543

0.545

0.559

0.509

0.0259

0.0256

0.0250

0.0240

0.0239

0.0233

0.569

0.579

0.584

0.5000 0.4000 0.3000 0.2000 0.1000 0.0000

0.0229

0.0225

0.0223

9 2 3 4 5 6 7 8 VELOCIDAD (m/s) 0.503 0.509 0.521 0.543 0.545 0.559 0.569 0.579 0.584 TIRANTE (m)

1

0.025 0.025 0.025 0.024 0.023 0.023 0.022 0.022 0.022

Gráfica. Tirante vs velocidad (aguas abajo).Podemos observar como es el comportamiento del tirante según la velocidad, analizando el grafico el tirante cada vez que disminuye su altura la velocidad va aumentado.

pág. 19

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II GRAFICA DEL ENSAYO 1

DATOS DE INFORME N° 1 ALTURAS H0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8

= = = = = ,=, ,=, ,=, ,=,

m m m m m m m m m

TIRANTE HIDRAULICO (m)

ENERGIA ESPECIFICA (mkg/kg)

0.0244 0.0238 0.0231 0.0218 0.0213 0.0210 0.0207 0.0202 0.0200

0.0389 0.0391 0.0393 0.0400 0.0403 0.0406 0.0409 0.0414 0.0416

ENERGIA VS TIRANTE 0.0450 0.0400 0.0350 0.0300 0.0250 0.0200 0.0150 0.0100 0.0050 0.0000 TIRTANTE (m)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0.024 0.023 0.023 0.021 0.021 0.021 0.020 0.020 0.020

ENERGIA(m-kg/kg) 0.038 0.039 0.039 0.040 0.040 0.040 0.040 0.041 0.041

Gráfica. Energía vs Tirantes. Si analizamos el grafico (aguas abajo) Podemos observar como la energía se va aumentada cuando el tirante va disminuyendo

pág. 20

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II GRAFICA DEL ENSAYO 2

DATOS DE INFORME N° 2 ALTURAS H0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8

= = = = = ,=, ,=, ,=, ,=,

TIRANTE HIDRAULICO (m)

ENERGIA ESPECIFICA (mkg/kg)

0.0305 0.0291 0.0284 0.0271 0.0266 0.0259 0.0257 0.0253 0.0251

0.0398 0.0393 0.0391 0.0389 0.0388 0.0388 0.0388 0.0388 0.0388

m m m m m m m m m

ENERGIA VS TIRANTE 0.0450 0.0400 0.0350 0.0300 0.0250 0.0200 0.0150 0.0100 0.0050 0.0000 TIRTANTE (m)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0.030 0.029 0.028 0.027 0.026 0.025 0.025 0.025 0.025

ENERGIA(m-kg/kg) 0.039 0.039 0.039 0.038 0.038 0.038 0.038 0.038 0.038

Gráfica. Energía vs Tirantes. Si analizamos el grafico (aguas abajo) Podemos observar como la energía se va aumentada cuando el tirante va disminuyendo

pág. 21

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II

GRAFICA DEL ENSAYO 3 DATOS DE INFORME N° 3 ALTURAS H0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8

= = = = = ,=, ,=, ,=, ,=,

TIRANTE HIDRAULICO (m)

ENERGIA ESPECIFICA (mkg/kg)

0.0259 0.0256 0.0250 0.0240 0.0239 0.0233 0.0229 0.0225 0.0223

0.0388 0.0388 0.0388 0.0390 0.0390 0.0392 0.0394 0.0396 0.0397

m m m m m m m m m

ENERGIA VS TIRANTE 0.0450 0.0400 0.0350 0.0300 0.0250 0.0200 0.0150 0.0100 0.0050 0.0000 TIRTANTE (m)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0.025 0.025 0.025 0.024 0.023 0.023 0.022 0.022 0.022

ENERGIA(m-kg/kg) 0.038 0.038 0.038 0.039 0.039 0.039 0.039 0.039 0.039

Gráfica. Energía vs Tirantes. Si analizamos el grafico (aguas abajo) Podemos observar como la energía se va aumentada cuando el tirante va disminuyendo

pág. 22

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II Calculo del tirante crítico

3

√

2 �

�∗ 𝑏2 Q: caudal g: aceleración de la gravedad b: ancho de la solera

ENSAYO 1 DATOS Q ,=, L/h b ,=, cm

3000 6.4

Q ,=, L/h b ,=, cm

4000 6.4

Q ,=, L/h b ,=, cm

4000 6.4

ENSAYO 2 DATOS

ENSAYO 3 DATOS

pág. 23

FLUJO UNIFORME

MECÁNICA DE FLUIDOS II _ SE PROMEDIO LOS TIRANTES DE CADA EN SAYO

TIRANT PROMOMEDIO

TIRANTE NORMAL Y CRITICO EN (m)

Y1 Y2 Y3

= = =

m m m

TIRANTE CRITICO TIRRANTE NORMAL (yn) 0.022

TIRANTE CRITICO(Yc) 0.026 0.031 0.031

0.027 0.024

TIRANTE NORMAL VS TIRANTE CRITICO 0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 1

2

3

TIRANTE NORMAL

0.022

0.027

0.024

TIRANTE CRITICO

0.026

0.031

0.031

INTERPRETACION _observamos en la graficas que el tirante normal es menor que el tirante critico _ El tirante crítico esta por encima del tirante normal en los tres ensayos realizado

pág. 24

MECÁNICA DE FLUIDOS II

FLUJO UNIFORME

10. CONCLUSIONES 

Mediante el análisis de los datos de las tablas adjuntas se ve claramente que los valores obtenidos experimentalmente no fueron los esperados porque teóricamente la rugosidad debería ser la misma para diferentes caudales y pendientes.



Se puede afirmar que no se puede obtener un coeficiente “n” constante debido a los diversos errores humanos que se comenten en la medición. Un resultado óptimo hubiese sido si en la gráfica de Caudal vs Rugosidad, la línea que une los puntos fuese paralela al eje de los caudales.



Dando respuesta a nuestros objetivos planteados determinamos lo siguiente:  La relación de Tirante hidráulico y distancia, analizando la gráfica podemos darnos cuenta que a medida que la distancia aumenta el tirante disminuye  Y/B vs Fr (aguas abajo). Analizando la gráfica podemos darnos cuenta de que a medida de que el número de Froude aumenta la relación tirante - base va decreciendo progresivamente  Tirante vs velocidad (aguas abajo).Podemos observar como es el comportamiento del tirante según la velocidad, analizando el grafico el tirante cada vez que disminuye su altura la velocidad va aumentado.  Energía vs Tirantes. Si analizamos el grafico (aguas abajo) Podemos observar como la energía se va aumentada cuando el tirante va disminuyendo

11. RECOMENDACIONES Se recomienda evitar en lo posible los diferentes factores que nos pueden llevar a cometer errores en los resultados, éstos son:  

Factor humano, ya que posiblemente hayamos cometido errores al momento de medir los tirantes con el vernier. Errores procedentes del material y maquinaria utilizada, tal como la calibración de la máquina.

12. REFERENCIAS:  Máximo villon. Hidráulica de canales. Lima, peru, 2008. Paginas 62- 71  Ven te chow. Hidráulica de canales abiertos

ANEXOS: pág. 25

MECÁNICA DE FLUIDOS II

Nivelando y tomando las alturas de lámina de agua en cada una de ellas

Identificaremos el comportamiento del flujo a lo largo del canal

pág. 26

FLUJO UNIFORME