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INFORME DE HIDRAULICA DE CANALES TEMA ENERGIA-MANNING-SECCIONES HIDRAULICAS TIRANTE CAUDAL RUGOSIDAD PENDIENTE VERTEDERO COMPUERTA ECUACION DE ENERGIA ECUACION DE NOMENTO ECUACION DE CONTINUIDAD
Tipo: Apuntes
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DOCENTE Fernando Damian Montesinos Andreses
Medina Zavaleta, Harold Fernando U
Este equipo se utiliza para simular y analizar el comportamiento del agua bajo diferentes
condiciones hidráulicas. Permite realizar ensayos para estudiar la velocidad del flujo, así
como observar cómo se comporta el flujo uniforme ante variaciones de caudal y
pendiente. Además, mediante este dispositivo es posible reproducir fenómenos de
erosión y sedimentación, facilitando el análisis del comportamiento del flujo en diversos
escenarios experimentales.
Imagen Nº 1:Canal de pendiente variable GUNT modelo HM-162. Fuente:propia
El limnímetro es un instrumento empleado para medir y monitorear el nivel del agua en
canales, permitiendo obtener lecturas precisas en tiempo real. Su uso es fundamental para
la gestión eficiente de los recursos hídricos, la prevención de inundaciones y la
realización de estudios ambientales relacionados con el comportamiento del nivel del
agua.
Imagen Nº 2:Limnímetro. Fuente:propia
Este instrumento permite analizar y determinar el caudal de manera numérica, obteniendo
su valor a través de un software integrado en el tablero de control, el cual facilita el
registro y monitoreo preciso del flujo de agua durante los ensayos.
Imagen Nº 3:Caudalimetro. Fuente:propia.
La caja de control del canal hidrodinámico tiene el trabajo de controlar y monitorear las
funciones del flujo que pasa a través del canal de laboratorio.
Imagen Nº 6:Compuerta radial. Fuente:propia
6.1. Resalto Hidraulico
Primero, se establece la pendiente del canal como horizontal; después, se coloca la
compuerta radial al inicio del tramo del canal y fija un caudal según lo indicado por la
docente.
Imagen Nº 13:Colocación de la Compuerta radial. Fuente:propia
establecer una obstrucción tal que esta remanse el flujo y provoque un resalto
hidráulico hacia aguas abajo. Posteriormente se mide el tirante h0, aguas arriba la
compuerta, haciendo uso de una cinta métrica.
Imagen Nº 14:Medición del resalto. Fuente:propia
canal.
después del salto, es decir: y1 e y2.
Imagen Nº 15:Medición de profundidades antes y después del resalto. Fuente:propia
y el final del resalto.
variable.Repetir el procedimiento con caudales diferentes.
Imagen Nº 17:Medición de las profundidades de la curva de remanso. Fuente:propia
espacios más cortos de Xi al final de la curvatura.Δx
8.1. Resalto Hidráulico
● Cálculo la velocidad de flujo en el canal en V1 m/s (con sección del tirante
conjugado menor y1) y V2 m/s (sección del tirante conjugado mayor y2).
V=Q/(b*y).
Para este cálculo, usó el caudal establecido para cada ensayo y se calculó el área
con los tirantes correspondientes, considerando la geometría del canal del
laboratorio (rectangular) que tiene una base constante de 31.2 centímetros.
Tabla Nº 1: Relación geométrica de una sección transversal rectangular
Fuente: Autoridad Nacional del Agua
Tabla Nº 2: Caudales establecidos para los ensayos. Fuente: elaboración
propia.
Tabla Nº 3: Tirante conjugado menores y tirantes conjugados mayores. Fuente:
elaboración propia.
Velocidad de flujo (V1) con los tirantes conjugados menores
Datos:
Base del canal (b) = 31.2 cm = 0.312 m
➢ Ensayo 1
1
1
1
2
2
2
➢ Ensayo 2
1
1
1
2
2
2
➢ Ensayo 3
1
1
1
2
2
2
● Cálculo del y1 teórico, mediante la ecuación 𝑦 1 𝑡
= 𝐶𝑐. 𝑎 donde a=abertura de la
compuerta y Cc=coeficiente de contracción. Para valores en compuertas de ho/a≥
2, muestra una constancia muy acentuada de Cc=0.61.
1 𝑡
1
𝑡 = 0. 61 ⋅ 0. 025 𝑚 = 0.0 1525 m
Tabla Nº 5: Valor de y1 teórico para todos los ensayos Fuente: elaboración
propia.
● Con el y1 teórico, calculado en el paso anterior, se estimó la velocidad y el
número de Froude teóricos V1 teórico y F1 teórico.
Para la velocidad teórica (𝑉𝑡):
1
➢ Ensayo 1
1
1
1
➢ Ensayo 2
2
2
2
➢ Ensayo 3
3
3
3
Para el Froude teórico (𝐹𝑡):
➢ Ensayo 1
1
1
1
➢ Ensayo 2
2
2
2
➢ Ensayo 3
3
3
3
Tabla Nº 6: Resultados de las velocidades teóricas y del Froude teórico para
todos los ensayos Fuente: elaboración propia.
obtuvo mediante la fórmula 𝑃 = 𝑏 + 2 𝑦, y a partir de estos valores se determinó el
radio hidráulico correspondiente. Asimismo, se calculó el espejo de agua (T) del
canal rectangular, que representa la superficie libre del flujo, y finalmente se
procedió al cálculo de la velocidad del agua, completando así el análisis hidráulico
del canal.
𝑛
2
3
𝑄
2
×𝑇
𝑔×𝐴
3
𝐹ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 ⇒ 𝑓(𝑦)
𝑛
1 −
𝑄
2
∗𝑇
𝑔∗𝐴
𝑛
𝑆𝑜−𝑆
𝑛
1
𝐹ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 ⇒ 𝛥𝑋
𝑛
𝑛
𝑛+ 1
𝑛+ 1
𝑛
1
= 0 ⇒ 𝑓ó𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎 → 𝑋
2
𝑛
𝑛+ 1
Tabla Nº 8: Resultados del ensayo de flujo gradualmente variado. Fuente:
elaboración propia.
9.1. Resalto hidráulico
A. Valor de la profundidad crítica
2
3
2
3
a. Caso 1
b. Caso 2
c. Caso 3
D. Investigue e indique el tipo de resalto que se presentó en cada régimen de
flujo, según el número de Froude teórico.
a. Caso 1
b. Caso 2
c. Caso 3
E. Graficar y1/y2 vs el número de Froude (F1), de los valores experimentales y
teóricos. (Superponga los valores en 1 sola gráfica).
