COEFICIENTE DE MANNING DEBY JURADO
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INTRODUCCION Este ensayo consiste en términos generales en hacer un análisis para encontrar el coeficiente de manninig a partir de datos experimentales tomados en el laboratorio, con diferentes alturas del flujo e inclinaciones o pendientes del canal en dirección del caudal. PALABRAS CLAVE:coeficiente de Manning, canal de vidrio.
1. OBJETIVOS 1.1
Objetivo general:
1.2
Encontrar el coeficiente n de manning del canal acrílico y compararlo con el teórico. Objetivos específicos:
Identificar el proceso para determinar el coeficiente de Manning. Analizar el coeficiente de Manning experimentalmente y compararlo con el teórico y determinar su error porcentual. Determinar las posibles causas del error efectuado.
2. MARCO TEORICO 2.1 Al hacer el análisis dimensional de n se deduce que tiene unidades . Como no resulta explicable que aparezca el término en un coeficiente que expresa rugosidad, se ha propuesto hacer intervenir un factor√ , siendo g la aceleración de la gravedad, con lo que las unidades de serían , mas propias del concepto físico que pretende representar. En 1889 el Ingeniero Irlandes Robert Manning presento una ecuación para determinar el valor de “C”, en función del radio hidráulico y la rugosidad del material del cual está construido el canal. Esta ecuación es el resultado del proceso de ajuste de curvas, por tanto es completamente empírica. La ecuación de Manning más adelante fue modificada y simplificada hasta llegar a su
conocida forma actual. Para utilizar la ecuación de Manning debemos conocer el sistema de unidades a utilizar, para que se utilice el coeficiente apropiado. Sistema internacional
Sistema ingles
Dónde: V= Velocidad media N= Coeficiente de rugosidad de Manning R=Radio hidráulico= (Área mojada/ Perímetro mojado) S= Pendiente de la línea de energía 2.2 Canal experimental de pendiente variable y oleaje: Posee una de estructura de acero, revestido en paneles de vidrio, con pendiente variable, de 14 metros de longitud y sección transversal de 0.5 m x 0.6 m. Cambiando la configuración del canal, el mismo tiene la capacidad de usarse para experimentación en el ámbito fluvial, simulando corriente unidireccional como también para generara condiciones de oleaje. En el apartado de equipamiento están expuestas las características del generador de oleaje con el que se cuenta en el LH. Aguas abajo posee una compuerta de inclinación regulable con la que se puede modificar el tirante y la velocidad del flujo en todo el canal. Posteriormente el flujo es evacuado hacia un canal de restitución paralelo (Canal de Figura N°“1”), construido en mampostería, donde se realiza la medición del
caudal mediante un vertedero triangular. Éste puede remplazarse por un vertedero rectangular o una canaleta Parshall, ambos disponibles en el Laboratorio.
De acuerdo con las Alturas del Spillway se calcula el caudal, SPILLWAY
(
Figura N°1 canaleta
3. PROCEDIMIENTO 3.1.1Encender el sistema de bombeo. 3.1.2Abrir la válvula de compuerta que regula el caudal en el canal. 3.1.3Registrar el ancho y la longitud del canal entre apoyos. 3.1.4Con ayuda del gato hidráulico fijar una pendiente suave y registrarla. 3.1.5 Luego de estabilizado el flujo, registrar el tirante del agua en tres seccionesdel canal y el caudal. 3.1.6 Determinar el coeficiente de rugosidad de Manning para nuestro canal, y compararlo con los valores que corresponde en las tablas acorde al material.
4. CALCULOS
)
(
)
Con las Alturas tomadas en el canal del laboratorio se obtiene una altura promedio con la cual se calculan las áreas mojadas, el perímetro, el radio hidráulico y así la velocidad, con todos estos datos obtenemos el coeficiente de rugosidad de Mannning. Obteniendo la n experimental, se calcula el error con el teórico, el cual para el acrílico vidrio templado oscila entre 0,011- 0,021, para el del laboratorio es de 0,013.
5. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES 5.1 Observaciones En la toma del Q 5 se supone un error de medición debido a que se reinició la bomba. La calibración de la instrumentación no era reciente. 5.1 Conclusiones
H. Canal [cm] 1,25
1,4
1,7
Q teo (y Spillway [cm]) 5,5 5,3 5,3 4,8 4,8 5 5,2 5,1 4,8
y1 [cm]
y2 [cm]
7,5 7 4,5 6,5 5,6 3,5 3,4 5,1 6,4
7,5 6,9 4,5 6,5 5,6 3,5 3,8 5,5 6,4
y3 Yprom [cm] [cm] 6,5 6,4 3,9 6,1 5,4 3 3,3 5 5,9
7,17 6,77 4,30 6,37 5,53 3,33 3,50 5,20 6,23
Se obtuvo un coeficiente de rugosidad para cada caudal y a estos se le calculó un porcentaje de error a cada uno, el promedio de porcentaje de error obtenido es de 29,27% 6. BIBLIOGRAFIA
[1] guías de laboratorio de hidráulica aplicada de la universidad industrial de Santander, por el profesor ADRIÁN DAVID RODRÍGUEZ SUÁREZ.
[2] Revista Escuela colombiana de ingeniería "La instrumentación en la operación y seguridad de las presas"1995FONCECA HERRERA, Néstor Enrique.
TABLA DE DATOS: COEFICIENTE DE MANNING.
H. Canal [cm]
Q teo (y Spillway [cm])
y1 [cm]
y2 [cm]
y3 [cm]
Yprom [cm]
5,5
7,5
7,5
6,5
7,17
5,3
7
6,9
6,4
6,77
5,3
4,5
4,5
3,9
4,30
4,8
6,5
6,5
6,1
6,37
4,8
5,6
5,6
5,4
5,53
5
3,5
3,5
3
3,33
5,2
3,4
3,8
3,3
3,50
5,1
5,1
5,5
5
5,20
4,8
6,4
6,4
5,9
6,23
1,25
1,4
1,7
FORMULAS A UTILIZAR Canal rectangular
L β n crilico vidrio templado
830 cm 42,2cm 0,013
