Laboratorio 02 - Flujo Uniforme

Laboratorio de Hidráulica de Canales y Tuberías

PRACTICA DETERMINACION DEL CAUDAL EN FLUJO UNIFORME Y PERMANENTE

El flujo uniforme es aquel en que todas las secciones del canal tienen exactamente las mismas características hidráulicas. Para que este tipo de flujo se presente es necesario que la sección geométrica sea constante, que su trazo sea recto y de gran longitud. En el flujo permanente el tirante normal, el área hidráulica y la velocidad en cada sección transversal, no deben cambiar ni en el tiempo ni en el espacio. En este tipo de flujo, el gradiente de energía, la superficie libre del agua y el fondo del canal presentan líneas paralelas. El movimiento del agua es causado únicamente por la acción de la fuerza de gravedad, mientras que por otra parte, la fricción que existe entre las paredes del canal y las moléculas de agua se opone al flujo. Para el cálculo del flujo uniforme y permanente se emplea la fórmula de Robert Manning, expresión derivada de la de Antoine Chezy, para el sistema métrico decimal tenemos:

REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO

1. Generar un perfil hidráulico uniforme y permanente en el canal de pendiente variable. 2. Fijar dos secciones de interés y análisis. 3. Medir la geometría del canal en las secciones de análisis. 4. Con la ayuda del tubo de Pitot me dir en 9 puntos la vel ocidad del flujo dentro del canal en cada una de las secciones de análisis. 5. Medir la velocidad del agua considerando dos profundidades medición (0.2y y 0.8y), con la finalidad de calcular la velocidad del flujo con el método de las áreas mostrado en la presente práctica. 6. Proponer una metodología para determinar la “n” de Manning del canal de pendiente variable (aplicar la fórmula de Manning entre las dos secciones, considerando el radio hidráulico medio y la velocidad media). 7. Considerar adecuadamente la pendiente que presenta el canal. 8. Calcular el caudal de operación del canal.

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Laboratorio de Hidráulica de Canales y Tuberías

Velocidad del Caudal (m/s) Sección 0,2D

0.5D

0.8D

Media

Profundidad

Ancho

Area

Caudad

(m)

(m)

(m2)

(m3/s)

CONTENIDO DEL REPORTE DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO

1. Calcular todas las características físico-hidráulicas de cada una de las secciones. 2. Dibujar las curvas de isovelocidad de la sección transversal que se ubica aguas arriba del canal (utilizando los 9 puntos analizados). 3. Calcular la velocidad del flujo considerando: 3.1. La velocidad promedio de la sección 3.2. La velocidad ponderada, trazando las curvas de isovelocidad. 4. Estimar un valor de la “ n ” de Manning del canal con la metodología propuesta (emplear la velocidad promedio y el radio hidráulico promedio de las dos secciones). 5. Comparar y justificar los valores obtenidos de la “ n ” de Manning y, de los dos valores calculados, elegir el que más se parezca al del material en estudio. 6. Calcular el caudal del fl ujo en la sección ubicada aguas arriba, tomando en cuenta: 6.1. La fórmula de Manning y la velocidad promedio de la sección. 6.2. La fórmula de Manning y la ve locidad ponderada de la sección. 6.3. El método de aforo de secciones presentado en la práctica. 7. Conclusiones de la realización de la práctica. Comparar los caudales calculados contra el caudal medido con el tubo de Pitot. Anexar todas las observaciones pertinentes y las posibles causas que las generan. Analizar el porqué del valor del coeficiente de rugosidad “n” de Manning. Observaciones:

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