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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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“Año del Bicentenario, de la consolidación de nuestra Independencia, y de la conmemoración de las
heroicas batallas de Junín y Ayacucho”
Fernando Damian Montesinos Andreses
El laboratorio busca relacionar los resultados experimentales obtenidos con las formulaciones teóricas
de energía específica y número de Froude, validando los conceptos aprendidos en clase mediante la
observación directa del comportamiento del flujo en un canal con pendiente regulable.
2. Objetivos
Objetivo general
Caracterizar experimentalmente el resalto hidráulico y el flujo gradualmente
variado en un canal de pendiente ajustable, registrando tirantes, velocidades y
caudales, y comparando los datos experimentales con los resultados teóricos y
simulaciones hidráulicas.
Objetivo especifico
Determinar las características del flujo rápidamente variado (Resalto
Hidráulico).
Comprender a través de la observación experimental el flujo gradualmente
variado.
Emplear el uso de compuerta para el cálculo de caudales.
3. Instrumentos y componentes
Canal experimental GUNT HM- 162 :
Permite simular y estudiar el comportamiento del flujo en distintas pendientes,
profundidades y caudales, ideal para la observación de resaltos y variaciones graduales
del flujo. Se trata de un sistema modular a escala de laboratorio, con una sección de flujo
de 309 × 450 mm, especialmente concebido para fines educativos y de investigación en
hidráulica de canales. Se utiliza para realizar medidas en ensayos de desplazamiento de
sedimentos, así como la calibración de equipos similares.
Limnimetro:
Dispositivo de alta precisión (±0.03 mm) usado para medir niveles de agua o
tirantes.. Está compuesto por una varilla graduada generalmente entre 300 mm y 500
mm o más que incorpora una punta de gancho fabricada en acero inoxidable. Su
nivel de precisión alcanza ± 0.03 mm.
Figura N°2: Limnimetro
Caudalímetro:
Instrumento que registra el caudal volumétrico del flujo (m³/s o m³/h), especialmente
diseñado para cuantificar el flujo de un fluido, ya sea en términos de volumen o
masa, que atraviesa una sección especifica en un determinado intervalo de tiempo.
Imagen Nº 7 :Cinta métrica. Fuente:propia
4. Procedimiento
1.1 Resalto Hidráulico
como parte del armado inicial del procedimiento experimental.
canal de pruebas (modelo GUNT HM-162).. Los caudales seleccionados para el
ensayo fueron de 20 m³/h, 25 m³/h y 30 m³/h, los cuales permitieron observar y
analizar el comportamiento del flujo y la formación del resalto hidráulico bajo
distintas condiciones de caudal.
una obstrucción controlada que genera un remanso del flujo y, como
resultado, aparece el resalto hidráulico aguas abajo.
empleando una cinta métrica.
después (Y2) del salto; para Y2 se utiliza un limnímetro a fin de obtener una
lectura precisa.
el punto donde se midió la profundidad inicial del agua (y₁) hasta el punto donde se
midió la profundidad final (y₂). Esta medición nos permitió conocer el espacio que
ocupa el resalto dentro del canal.
se repitió todo el procedimiento anterior con los diferentes caudales asignados (
m³/h, 25 m³/h y 30 m³/h) para obtener varios resultados y comparar cómo cambia el
resalto hidráulico en cada caso.
2.1 Flujo gradualmente variado
subcrítico, ya que presenta altos niveles de profundidad y velocidades reducidas,
características propias de este tipo de régimen.
registrando los valores de Yi (profundidad) en función de Xi (distancia horizontal), para
así elaborar una tabla que represente el perfil del flujo.
canal, con el objetivo de analizar cómo varía el nivel del agua a lo largo del tramo
observado.
5. Reporte de laboratorio
𝑉
2
=
𝑄
1
𝑏 × 𝑦
2
2
3
𝟐
2
2
2
1
2
𝟐
➢ Velocidades y Froude para la prueba 2
2
3
1
3
𝑉
1
=
𝑄
2
𝑏 × 𝑦
1
1
3
𝟏
1
1
1
1
2
𝟏
𝑉
2
=
𝑄
2
𝑏 × 𝑦
2
2
3
𝟐
2
2
2
1
2
𝟐
Velocidades y Froude para la prueba 3
3
3
1
3
𝑉
1
=
𝑄
3
𝑏 × 𝑦
1
1
3
Determinando los tirantes teóricos mediante la siguiente ecuación:
1
𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜
𝑣𝑐
𝑐
Dado que el coeficiente de descarga (Cc) tiene un valor constante de 0.61 y el parámetro
a es igual a 2 cm en las tres pruebas realizadas con diferentes caudales, se concluye que
el valor teórico de la altura (yₜ) permanece igual en las tres pruebas. Esto se debe a que
las variables que intervienen en el cálculo de yₜ no varían entre los ensayos,
manteniendo constante el resultado teórico esperado.
1
𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜
1
𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜
Determinando los valores de V1 (teórico) y F1 (teórico):
1
𝑇𝐸Ó𝑅𝐼𝐶𝑂
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
Donde el Q teórico sale de la siguiente ecuación:
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
𝑜
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎
1
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎
Para estimar el coeficiente de descarga μ se ve afectado por dos variables:
ℎ
𝑜
𝑎
𝜃 = cos
− 1
Con las variables antes mencionadas se puede obtener el coeficiente de descarga μ de la
siguiente gráfica:
➢ Para el 1°ensayo:
𝑜
1
1
= cos
− 1
1
1
➢ Para el 3° ensayo:
𝑜
2
3
= cos
− 1
3
3
Calculando los caudales teóricos con la ecuación mostrada:
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
𝑜
➢ Para el caudal 1:
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
1
1
𝑜
1
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
1
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
1
− 3
3
𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐
𝟏
𝟑
➢ Para el caudal 2 :
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
2
2
𝑜
2
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 2
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
2
− 3
3
𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐
𝟐
𝟑
➢ Para el caudal 3 :
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
3
3
𝑜
3
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
3
𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
3
− 3
3
𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐
𝟑
𝟑
