Flujo en Canales Abierto

 ACULTAD

E NGENIERÍA 

INFORME Nº 014 – G3 – UPLA – 12 DE LA UEC LABORATORIO LAB ORATORIO DE MEC. DE FLUIDOS E HIDRAULICA

1. DATOS GENERALES 1.1. Tema: FLUJO EN CANALES ABIERTO. 1.2. Fecha: FECHA DEL ENSAYO FECHA DE ENTREGA DEL INFORME 1.3. Lugar: Departamento Provincia Distrito Lugar  Anexo

: 04 DE DICIEMBRE DE 2012. : 11 DE DICIEMBRE DE 2012.

: Junín : Huancayo : Huancayo : Facultad de Ingeniería  – Giráldez. : Laboratorio de Mecánica Mecánica de Fluidos Fluidos e Hidráulica. Hidráulica.

1.4. Participante: RUPAY VARGAS, Marcos Josué. 1.5. Modulo: FME – 25 2. OBJETIVO DETERMINAR LA PENDIENTE DEL FLUJO PARA DISTINTOS CAUDALES EN CANALES ABIERTOS.

3. EQUIPOS Y/O MATERIALES 

Equipo: Canal de Fluidos de 1m. de longitud

 ACULTAD

PIEZÓMETRO

E NGENIERÍA 



Banco Hidraúlico - FME 00



Tubo Pitot

INDICADOR

CRONÓMETRO

 ACULTAD

E NGENIERÍA 

4. PROCEDIMIENTO 4.1. El equipo de Canal de Fluidos de 1m. de longitud (FME - 25), se instaló sobre el banco hidráulico. 4.2. Se enciende el banco hidraúlico. 4.3. Se coloca el tubo pitot; para luego definir los puntos de evaluación.

4.4. Se gradúa a un caudal constante. 4.5. Después se procede a tomar lecturas de la altura del peralte, y de las alturas del tubo pitot; pero respectivamente en cada punto de evaluación. 4.6. Con la ayuda de una regla se procede a medir la longitud entre puntos de evaluación y el ancho o solera del canal.

 () )            4.7. Con la ayuda del piezómetro, cronómetro y un indicador se afora el caudal del flujo. 4.8. En el presente ensayo se repitió cuatro veces los pasos 4.3 hasta 4.5., y el 4.7. Pero con distintas graduaciones del caudal del fluido.

 ACULTAD

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5. TABLA DE REGISTROS 5.1. TABLA N° 01: En esta tabla se registraron las alturas del tubo Pitot, y el peralte del fluido, en la entrada(1) y salida(2); el volumento y tiempo del fluido que pasa por el canal. N° VOLUMEN (lt)

TIEMPO

1

3

10.12

2

3

11.15

3

3

9.09

4

3

8.87

5

3

8.62

PUNTO Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida

Y cm 8.3 8.5 6.1 7.0 10.4 12.2 13.6 16.2 17.3 17.5

H1 mm 109 113 131 122 94 73 55 26 19.0 27.0

H2 mm 105 108 130 120 91 70 51 22 15 31

6. TABLA DE DATOS PROCESADOS 6.1.

CÁLCULO DE LAS PENDIENTES CON LA FORMULA DE MANNING: 

Calculo de los caudales.

Entoces:

 ( )   ()                    ⁄ 



Calculo de la velocidad con la diferencia de latura de los tubos de pitot:

             ((⁄)                 Entoces: 

  √        ⁄  Calculo de la velocidad teorica en base al caudal y la seccion transversal:        ( (⁄)      (⁄)     

 ACULTAD



E NGENIERÍA 

Calculo de la pendiente con la formula de manning:

 o

  ⁄

Determinando “n”:

(⁄⁄)

MATERIAL Cemento puro Mortero de cemento Ladrillo en mortero

Mínimo 0.010 0.011

Máximo 0.013 0.015

0.012 0.012 0.011 0.010

0.017 0.015 0.013 0.014

0.012 0.017

0.016 0.025

0.025 0.025 0.045 0.075 0.009 0.009

0.035 0.033 0.060 0.150 0.010

Fundición sin revestir Fundición revestida Entablado cepillado Entablado elistonado Tierra Corte en roca Corriente lisa natural Corriente pedregosa Corriente con maleza Metacrilato Cristal

0.010

Entonces:

   o

Determinando “Vm”:

                    (⁄)  o

Determinando “RH”:

 

               

 

         ()

PENDIENTES CON LA FORMULA DE MANNING:

             ⁄   

 ACULTAD

N°

CAUDAL - Q  (m3/s)

1

2.96E-04

2

2.69E-04

3

3.30E-04

4

3.38E-04

5

3.48E-04

PUNTO Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida

E NGENIERÍA 

Y (m) 0.083 0.085 0.061 0.070 0.104 0.122 0.136 0.162 0.173 0.175

H1 (m) 0.109 0.113 0.131 0.122 0.094 0.073 0.055 0.026 0.019 0.027

H2 (m) 0.1050 0.1080 0.1300 0.1200 0.0910 0.0700 0.0510 0.0220 0.0150 0.0310

∆H (m)

0.004 0.005 0.001 0.002 0.003 0.003 0.004 0.004 0.004 0.004

VELOCIDAD (m/s) 0.280 0.313 0.140 0.198 0.243 0.243 0.280 0.280 0.280 0.280

VEL. MEDIA (Vm) 0.297 0.169 0.243 0.280 0.280

VEL. TEORICA 0.089 0.087 0.110 0.096 0.079 0.068 0.062 0.052 0.050 0.050

PROM Y

Rh

S

0.084

0.016

0.216%

0.066

0.015

0.075%

0.113

0.017

0.135%

0.149

0.018

0.171%

0.174

0.018

0.167%

 ACULTAD

6.2.

E NGENIERÍA 

CÁLCULO DE LAS PENDIENTES CON LA FORMULA DE MANNING: 

Calculo de las pendientes para distintas distancias en tre los puntos de evaluación.

        (   )   Donde: 

OJO, Se considera las velocidades teóricas.               



                       Q1 (m3/s)

2.96E-04

Q3 (m3/s)

3.30E-04

Q5 (m3/s)

3.48E-04

LONGITUD 5 10 15 20 25 30 35 38.5

So 0.0159% 0.0157% 0.0157% 0.0156% 0.0156% 0.0156% 0.0156% 0.0156%

Q2 (m3/s)

LONGITUD 5 10 15 20 25 30 35 38.5

So -1.6635% -1.6644% -1.6647% -1.6648% -1.6649% -1.6650% -1.6650% -1.6650%

Q4 (m3/s)

LONGITUD 5 10 15 20 25 30 35 38.5

So -0.0328% -0.0328% -0.0328% -0.0329% -0.0329% -0.0329% -0.0329% -0.0329%

2.69E-04

3.38E-04

LONGITUD 5 10 15 20 25 30 35 38.5

So -0.8219% -0.8234% -0.8239% -0.8241% -0.8243% -0.8244% -0.8244% -0.8245%

LONGITUD 5 10 15 20 25 30 35 38.5

So -2.4278% -2.4284% -2.4286% -2.4287% -2.4288% -2.4288% -2.4288% -2.4289%

 ACULTAD



E NGENIERÍA 

GRÁFICO PARA EL CAUDAL –  Q1

CAUDAL- Q1 1.600E-04 1.590E-04 1.580E-04 So 1.570E-04 1.560E-04 1.550E-04 5

10

15

20

25

30

35

40

Longitud (m)



GRÁFICO PARA EL CAUDAL –  Q2

CAUDAL - Q2 -8.210E-03 -8.220E-03 So -8.230E-03 -8.240E-03 -8.250E-03 5

10

15

20

25

Longitud (m)

30

35

40

 ACULTAD



E NGENIERÍA 

GRÁFICO PARA EL CAUDAL –  Q3

CAUDAL - Q3 -1.6630E-02 -1.6635E-02 -1.6640E-02 So -1.6645E-02 -1.6650E-02 -1.6655E-02 5

10

15

20

25

30

35

40

35

40

Longitud (m)



GRÁFICO PARA EL CAUDAL –  Q4

CAUDAL - Q4 -2.4276% -2.4279% -2.4282% So -2.4285% -2.4288% -2.4291% 5

10

15

20

25

Longitud (m)

30

 ACULTAD



E NGENIERÍA 

GRÁFICO PARA EL CAUDAL –  Q5

CAUDAL - Q5 -0.0328% -0.0328% -0.0328% So

-0.0328% -0.0328% -0.0329% -0.0329% -0.0329% 5

10

15

20

25

Longitud (m)

30

35

40

 ACULTAD

E NGENIERÍA 

GRÁFICO COMPARATIVO: COMPARATIVO:

GRÁFICO COMPARATIVO

2.0E-03 1.0E-03 0.0E+00 -1.0E-03 -2.0E-03 -3.0E-03 -4.0E-03 -5.0E-03 -6.0E-03 -7.0E-03 -8.0E-03 -9.0E-03 -1.0E-02 -1.1E-02 So -1.2E-02 -1.3E-02 -1.4E-02 -1.5E-02 -1.6E-02 -1.7E-02 -1.8E-02 -1.9E-02 -2.0E-02 -2.1E-02 -2.2E-02 -2.3E-02 -2.4E-02 -2.5E-02 -2.6E-02

CAUDAL - Q1 CAUDAL - Q2 CAUDAL - Q3 CAUDAL - Q4 CAUDAL - Q5

5

10

15

20

25 Longitud (m)

30

35

40

 ACULTAD

E NGENIERÍA 

CONCLUSIONES: 1. Se puede concluye que en el esnayo realizado se demuestra que el Caudal de entrada es igual al caudal de salida:

      =    Donde:

(   )    (   )   Por lo tanto:

()    ()     ( (  ) )            ⁄ 2. También se pudo ver que hubo una pérdida de energía en los flujos de entrada y de salida. Porque las diferencias ( ∆H) de alturas del tubo pitot de entrada y salida no son iguales; esto quiere decir que las velocidades cambian en el flujo de entrada y salida.

             3. Perdida de energía:

    =    +  =    + 0.083 = 0.0834    =    +  =    + 0.085 = 0.0854 Podemos ver que con una pendiente no muy pronunciada el caudal normal es subcritico.

 ACULTAD

E NGENIERÍA 

4. Se concluye que la pendiente para distintos caudales, es descendete. Estos se debe a que el tirante en el punto de salida (punto N° 2) es mayor al tirante del punto de entrada (punto N° 1). N° CAUDAL - Q (m3/s) PUNTO Y (m) 1

2.96E-04

2

2.69E-04

3

3.30E-04

4

3.38E-04

5

3.48E-04

Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida

0.083 0.085 0.061 0.070 0.104 0.122 0.136 0.162 0.173 0.175

CAUDAL - Q3 -1.6630E-02 -1.6635E-02 -1.6640E-02 So -1.6645E-02 -1.6650E-02 -1.6655E-02 5

10

15

20

25

30

35

40

Longitud (m)

5. Para la determinación y/o calculo de la pendiente del tramo de entrada hasta la salida, esta derminada por las siguientes formulas : a. Primero se cacula la pendiente con la formula de Manning.

   ⁄ 

 ACULTAD

E NGENIERÍA 

b. Después se aplica la siguiente ecuación para el calculo de la pendiente del tramo:

        (   )   Donde:                

RECOMENDACIONES: 1. Se recomienda definir ciertos parámetros, ya que estos no facilitaran el cálculo del ensayo. Como por ejemplo, principalmente tener en cuenta las unidades de los parámetros.

   Donde: Q: caudal (m3/s)

()    ()     ( (  ) ) Donde: q: caudal unitario (m2/s) Y: peralte (m) V: velocidad (m/s) 2. Se recomienda que el tubo de pitot del Abaco se encuentre a

 de la base para 

poder aforar las velocidades. 3. Se recomienda aclarar que el ensayo como resultado nos va dar una pendiente positiva o negativa, y también nos va dar como resulatdo si la pendiente es pronunciada o suave. De acuerdo a los resultados de la pendiente vamos a determinar, si se tiene una energía crítica, suscritica o supercrítica. 1

CRÍTICA SUB CRÍTICA SUPER CRÍTICA

 ACULTAD

E NGENIERÍA 

4. Se recomienda que la pendiente de canal abierto nunca va ser ascendente, porque siempre el tirante de salida es mayor al tirante de entrada.

CAUDAL - Q3 -1.6630E-02 -1.6635E-02 -1.6640E-02 So -1.6645E-02 -1.6650E-02 -1.6655E-02 5

10

15

20

25

30

35

40

Longitud (m)

5. Se recomienda tener en cuenta para el caulculo de la pendiente en el tramo: a. En la formula de Manning:

    ⁄  El parámetro “n”, ya este valor se determina según el material del canal, como se puede obeservar algunos casos: MATERIAL Cemento puro Mortero de cemento Ladrillo en mortero Fundición sin revestir Fundición revestida Tierra Corte en roca Corriente lisa natural Corriente pedregosa Corriente con maleza Metacrilato Cristal

(⁄⁄) Mínimo

Máximo

0.010 0.011 0.012 0.012

0.013 0.015 0.017 0.015

0.011 0.017

0.013 0.025

0.025 0.025 0.045 0.075 0.009 0.009

0.035 0.033 0.060 0.150 0.010

0.010

 ACULTAD

E NGENIERÍA 

b. En la siguiente ecuación:               

Tener en cuenta para el caculo de la pendiente, que las velocidades (vel. Entrada y vel. salida) se calculan en base al caudal, tirante y solera del canal abierto.



      ( (⁄) 