Informe Nº3 Hidraulica de Coficiente de Manning y Chezy

 

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULT ACULTAD DE D E INGENIERÍA INGENIER ÍA AGRÍCOLA

INFORME N°3 DE HIDRÁULICA COEFICIENTE DE RESISTENCIA AL FLUJO

Curso

:

Hidráulica

Profesor

:

Ing. Miguel Angel Canales Torres Torres

Grup Gr upo o:

Grupo B*

Alu!os

:

Castillo Rivera, Alfred Céspedes Manriue, Ren!o "e la Cu#a $spe%o, &a'l

MA"O MA "O #$%& # $%&

 

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RESUMEN

$l tra tra#a% #a%o o de inv invest estiga igaci( ci(n n con consis siste te en )ac )acer er ed edici icione oness par para a deter deterina inarr la secci(n de un rio con caudal constante de anera ue tengaos un régien peranente, en donde se desea calcular el coeficiente de rugosidad de Manning +n - el factor de resistencia al flu%o +C, por edio de las ecuaciones de Manning C)é!- presentadas en el te anterior. &ara &ar a des desarro arrolla llarr est este e tra tra#a% #a%o o de inv invest estiga igaci( ci(n n de an anera era e/peri e/perien ental tal nos dirigios al rio 0. , reali!aos ediciones para )allar la secci(n del rio con una pendiente constante - otros ateriales para calcular las velocidades, una regla etálica etá lica para edir los diferentes tirant tirantes es - una )o%a de cálculo para facil facilitar itar las operaciones ateáticas de las ecuaciones de C)é!- - Manning. 1o 1oss valo valore ress o#te o#teni nido doss en la )o%a )o%a de cálc cálcul ulo o co coef efic icie ient nte e de Ma Mann nnin ing g so son n copati#les con los esta#lecidos en los li#ros de teora, pues se presentaron resultados para 2n3 entre 4.445 - 4.467. $l valor de 2npro3 o#tenido +4.468, se encuentra dentro del rango de la clasificaci(n de Canal Revestido - metal – superficie lisa de acero sin pintar +4.46 +4.464 4 9 4.46:, 4.46:, el cual nos llega a concluir ue los o#%etivos fueron cuplidos satisfactoriaente desde el punto de vista te(rico +uso de f(rulas - ecuaciones de C)e!- - Manning - práctico +precisi(n en las ediciones.

 

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INTRODUCCI(N

$l o#%etivo principal de este tercer la#oratorio es calcular el coeficiente de C)e!- +C el coeficiente de rugosidad de Manning para el canal de secci(n rectangular del la#oratorio de Hidráulica. &ara esto se reali!( varias edidas de velocidades con a-uda del corrent(etro a diferentes pendientes +;. + ;. $l coeficiente de C)e!- +C es la resistencia del canal, un factor ue se deterin( e/perientalente, #asándose en un gran n'ero de ediciones reali!adas en los canales de la#oratorio de Hidráulica de la , donde R es el Radio Hidráulico, ; es la pendiente del canal - ? es la velocidad. Teniendo un canal rectangular de #ase 2#3, las velocidades se o#tuvieron ediante edia nte el corre corrent(e nt(etro tro a difere diferentes ntes tirantes +-, el Radio Hidrául Hidráulico ico +R result result( ( del coeficiente entre el área transversal +A@#*- - el peretro o%ado +& @8-#. $l coeficiente coeficiente de Mannin Manning g no es ás ue la resis resistenci tencia a al flu%o - depende de factores factores coo> Irregularidad en el canal +so#re todo en el peretro o%ado - la secci(n transversal, alineaiento del canal, taao - fora, etc. Cuando el agua discurre por  un canal a#ierto, ésta encuentra resistencia a edida ue flu-en aguas a#a%o. $ste se o#tuvo de la siguiente relaci(n> C 

1

  

n

 R (1 / 6 ) .

En la pa part rte e fn fnal al de es este te ino inorm rme e se disc discut uten en lo loss re resu sult ltad ados os ob obte teni nido doss en es este te experimento de laboratorio, los cuales ueron generalmente sasactorios.

 

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3'

MATERIALES " METODO

3'%' M)*er M)*er+)les +)les 

Canal de secci(n rectangular. rectangular.



Corrent(etro.



Tu#o de &itot



Regla etálica +:4 c

3'#'' M,* 3'# M,*o-o o-o a ;e de%a flui fluirr agua agua en el cana canall rect rectan angu gula larr, de ane anera ra ue te teng nga a un caudal caudal constante - un régien peranente. # i% i%ao aoss la pen pendie diente nte del can canal. al. c Regis Registrao traoss las cara caracter cterstic sticas as geoé geoétrica tricass del canal +# +#ase, ase, titirante rante.. d Cal Cali#r i#rao aoss e ell corr corrent ent(e (etro tro e Me Medi dio oss la velo veloci cida dad d de dell flu% flu%o o con con el Co Corr rren ent( t(e etr tro o o Tu# u#o o de &ito &itot, t, es esta ta edici(n se reali!ara dos veces para evitar cualuier error. 

$stos cuatro 'ltios pasos se repetirán para las pendientes ue sean necesarias para reali!ar los cálculos.

f Ano Anota taos os los val valores ores o# o#ten tenido idoss en una )o%a de cálc cálculo ulo +$/ +$/cel cel - a cont continu inuaci aci(n (n aplicaos las ralaciones aprendidas en la parte te(rica para )allar los coeficientes de C)e!- - Manning.

 

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RE.ISI(N LITERARIA &'%'

Caractersticas del flu%o unifore

21ass car 21a carac acter terst stica icass del flu%o flu%o uni unifor fore> e> 6 la pro profun fundid didad, ad, el área área o% o%ada ada,, la velocidad - el caudal en cada secci(n constantesD 8 la lnea de energa, la superficie del agua - el fondo son paralelosD es decir, sus pendientes son todas iguales, o ;f  @  @ ;w  @  @ ;o @ ;3. +?$= T$ CHEF, pag., 655.

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$sta#leciiento de lu%o unifore

Cuando el flu%o ocurre el agua encuentra resistencia a edia ue flu-e aguas a#a%o.. $sta resiste a#a%o resistencia ncia por lo general es contrarres contrarrestada tada por las coponentes coponentes de fuer!as gravitacionales ue act'an so#re el cuerpo de agua en la direcci(n del oviiento.

"onde ? es la velocidad edia en piesJsD R es el radio )idráulico en piesD ; es la pendiente de energa x  energa x   -- y  son  son e/ponentesD - C es un factor de resistencia al flu%o, el cual vara la velocidad edia, el radio )idráulico, la rugosidad el canal, la viscosidad - uc)os otros factores.

 

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1a 1ass ecua ecuaci cion ones es e e%o %orr cono conoci cida dass - á áss a apl plia iae ent nte e ut utilili! i!ad adas as son son la lass ecuaciones de Chézy   - de Manning , las cuales se descri#irán a continuaci(n. 4.4.

$cuaci(n de Chézy 

$s la priera ecuaci(n ecuaci(n de flu%o unif unifore, ore, la faosa ecuac ecuaci(n i(n de Chézy Chézy   ue a enudo se e/presa coo sigue>

"onde ? es la velocidad edia en piesJsD R es el radio )idráulico en piesD ; es la pendiente de energa - C es un factor de resistencia al flu%o, conocido coo C de Chézy . Ksta esta#lece ue la fuer!a ue resiste el flu%o por unidad de área del lec)o de la corriente es proporcional al cuadrado de la velocidadD es decir, esta fuer!a es igual a L?8, donde L es una constante de proporcionalidad. 1a superficie de contacto del flu%o con el lec)o de la corriente es igual al producto del peretro o%ado - la longitud del trao del canal o &1 +figura 6. 1uego la fuer!a total ue resiste al flu%o es igual a L?8&1.

!igura "# $en %e %e Chow p&g# '"( )educción de la ecuación de Chézy para flujo uniforme en un canal a*ierto#

 

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4.5.

$cuaci(n de Manning

1a ecuaci(n de Manning se odific( )asta llegar a su #ien conocida fora actual

"onde ? es la velocid velocidad ad edia en piesJ piesJs, s, R es el radio )idráulico es pies, ;es la pe pend ndiiente ente de la lne lnea a de ener energ ga a - n es el co coe efi fici cien entte de ru rugo gosi sida dad, d, especficaente conocido coo n Manning. $sta ecuaci(n fue desarrollada a partir de siete ecuaciones diferentes, #asada en los datos e/perientales de Ba!in - adeás verificada ediante 64 o#servaciones. 1a ecuaci(n de Manning se )a convertido en la ás utili!ada de todas las ecuaciones de flu%o unifore para cálculos de flu%os de canales a#iertos.

&'/'

Relaci(n entre Manning - C)é!Co opa para rand ndo o las las ec ecua uaccione ioness de Ma Mann nnin ing g - C)é )é!!- se o# o#ti tien ene> e> C 

  

(1.49  / n) R

1

6

&ero 2R3 en la ecuaci(n de Manning no es una constante, sino vara con la fora del canal. $s por ello ue &avlovsii propuso la siguiente forula>

C 



( 1 / n) R  y

 y



2.5 

n



0.13 

 

0.75  R (

n



0.10)

 

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