Mecnica de Fluidos FIC

Mecnica de Fluidos FIC

PRACTICA N1PROPIEDADES FISICO HIDRAULICAS DE LOS CANALES ABIERTOS Curso: Mecnica de fluidosAlumno: Salcedo Puma RicardoAula: 601 AFecha que se realiz la Prctica: 28-11-15Fecha de entrega del reporte: 29-11-15

PRIMER REPORTE: En el presente ensayo se analizar las caractersticas fsicas fsico hidrulicas en un canal triangular.

TABLA DE CONTENIDO1. Resumen de la Practica 2. Introduccin3. Objetivo especifico4. Marco Terico5. Metodologa6. Conclusiones y recomendaciones7. Anexos 8. Bibliografa

1.-RESUMEN Viendo cmo se realiza el diseo de cualquier canal siempre se tiene que tener en cuenta las caractersticas, propiedades y dimensiones de esta; conceptualizando sabemos que un canal abierto es una conduccin abierta a la atmsfera en el que el lquido fluye sometido a la presin atmosfrica y movido por la pendiente del propio canal, los canales estarn definidos por una serie de caractersticas que le son propias,ABSTRACWatching any channel design always has to take into account the characteristics , properties and dimensions of this is done ; conceptualizing know that an open channel is driving an open atmosphere in which the liquid flows subjected to atmospheric pressure and moved down the slope of the channel itself , the channels will be defined by a number of features that are specific ,

2.-INTRODUCCION

El flujo de agua en un conducto puede ser flujo en canal abierto o flujo en tubera. Estas dos clases de flujos son similares en diferentes en muchos aspectos, pero estos se diferencian en un aspecto importante.El flujo en canal abierto debe tener una superficie libre, en tanto que el flujo en tubera no la tiene, debido a que en este caso el agua debe llenar completamente el conducto.Las condiciones de flujo en canales abiertos se complican por el hecho de que la composicin de la superficie libre puede cambiar con el tiempo y con el espacio, y tambin por el hecho de que la profundidad de flujo el caudal y las pendientes del fondo del canal y la superficie libre son interdependientes.En estas la seccin transversal del flujo, es fija debida a que esta completamente definida por la geometra del conducto. La seccin transversal de una tubera por lo general es circular, en tanto que la de un canal abierto puede ser de cualquier forma desde circular hasta las formas irregulares en ros. Adems, la rugosidad en un canal abierto varia con la posicin de una superficie libre. Por consiguiente la seleccin de los coeficientes de friccin implica una mayor incertidumbre para el caso de canales abiertos que para del de tuberas, en general, el tratamiento del flujo en canales abiertos es mas mas que el correspondiente a flujo en tuberas. El flujo en un conducto cerrado no es necesariamente flujo en tuberas si tiene una superficie libre, puede clasificarse como flujo en canal abierto.3.- Objetivo

Comprender y analizar las caractersticas fsico-hidrulicas de los canales abiertos y sus propiedades.4.-Marco terico

Clases de Canales.-De acuerdo con su origen los canales pueden ser naturales (ros, arroyos etc.) o artificiales (construidos por el hombre). Dentro de estos ltimos pueden incluirse aquellos conductos cerrados que trabajen parcialmente llenos.Canales NaturalesLos canales naturales incluyen todos los cursos de agua que existen de manera natural en la Tierra, los cuales varan en tamao desde pequeos arroyuelos en zonas montaosas, hasta quebradas, arroyos, ros pequeos y grandes y estuarios de mareas. Las corrientes subterrneas que transportan agua con una superficie libre tambin son consideradas como canales abiertos naturales. Las propiedades hidrulicas de un canal natural por lo general son muy irregulares. En algunos casos pueden hacerse suposiciones empricas razonablemente consistentes con las observaciones y experiencias reales, de tal modo que las condiciones de flujo en estos canales se vuelvan manejables mediante el tratamiento analtico de la hidrulica terica. Un estudio completo sobre el comportamiento del flujo en canales naturales requiere el conocimiento de otros campos, como hidrologa, transporte de sedimentos, etc. ste constituye un tema de estudio conocido como hidrulica de ros.Canales ArtificialesLos canales artificiales son aqullos construidos o desarrollados mediante el esfuerzo humano, canales de navegacin, canales de centrales hidroelctricas, canales y canaletas de irrigacin, cunetas de drenaje, vertederos, canales de desborde, canaletas de madera, cunetas a lo largo de carreteras, etc., as como canales de modelos construidos en el laboratorio con propsitos experimentales. Las propiedades hidrulicas de estos canales pueden ser controladas hasta un nivel deseado o diseadas para cumplir unos requisitos determinados. La aplicacin de las teoras hidrulicas a canales artificiales producir, por tanto, resultados bastante similares a las condiciones reales y, por consiguiente, son razonablemente exactos para propsitos prcticos de diseo.Bajo diferentes circunstancias en la prctica de ingeniera, los canales abiertos artificiales reciben diferentes nombres, sin embargo, estos nombres se utilizan de una manera ms o menos imprecisa y slo se definen de un modo muy general. El AliviaderoEs el nombre de una estructura hidrulica cuya finalidad es la de permitir que pase el agua a los escurrimientos superficiales. El vertedero hidrulico cumple diferentes funciones entre las que se encuentran las que se destacan, garantizar que la estructura hidrulica ofrezca seguridad, pues impide que se eleve el nivel de aguas arriba sobre el nivel mximo. Garantizar que el nivel de agua tenga poca variacin en el canal de riego aguas arriba. Componerse en una zona de una seccin de aforo que tenga el ro o el arroyo.Cuando se trata de una presa, un vertedero es la zona de la estructura que permite poder evacuar las aguas habitualmente o tener el control del nivel del reservorio de agua. Por lo general son descargadas las aguas ms cercanas a la superficie que estn libres en el embalse, en oposicin a las descargas del fondo, por medio de las cuales salen de forma controlada las aguas de los profundas del embalse. Los vertederos son clasificados de diversas maneras: 1. Segn su localizacin en torno a la estructura principal: Los Vertederos frontales. Los Vertederos laterales. Los Vertederos tulipa.

2. Segn los instrumentos con que se controla el caudal vertido: Vertederos libres, es decir que no son controlados. Vertederos controlados por medio de compuertas. 3. Segn la pared en que se vierte: El Vertedero con perfil hidrulico. El Vertedero de pared gruesa. El Vertedero de pared delgada. 4. Segn la seccin por donde se vierte: Vertederos lineales, Rectangulares, circulares, trapezoidales, triangulares. 5. Segn su funcionamiento, en torno al nivel de aguas abajo: El Vertedero ahogado. El Vertedero libre.

Vertedero triangular Los vertederos triangulares permiten obtener medidas mas precisas de las alturas de carga (H) correspondientes a caudales reducidos. Por lo general son construidos de placas metalicas.En la prctica (nicamente se utilizan los que tienen forma isosceles, siendo los mas usuales los de 902. Para estos vertederos se adapta la frmula de Thomson obteniendo caudales en m3/s:Q = 1.4 H5/2Para obtener caudales en l/s se realiza la conversin a la formula descrita anteriormente:Q = 0.014 H5/2

HidrometraLa Hidrometra se encarga de medir, registrar, calcular y analizar los volmenes de agua que circulan en una seccin transversal de un ro, canal o tubera en la unidad de tiempo. Para los fines del presente manual, la hidrometra tiene como propsitos medir el agua, planear, ejecutar y procesar la informacin que se registra en el sistema de riego; a travs del cual se puede:a) Conocer el volumen de agua disponible en la fuente (hidrometra a nivel de fuente natural)b) Conocer el grado de eficiencia de la distribucin (hidrometra de operacin)Sistema Hidromtrico. Es el conjunto de actividades y procedimientos que permiten conocer los caudales de agua que circulan en los cauces de los ros y canales de un sistema de riego, con el fin de registrar, procesar y programar la distribucin del agua.

El sistema hidromtricoTiene como soporte fsico la red hidromtrica.Red Hidromtrica.Es el conjunto de puntos de control ubicados estratgicamente en el sistema de riego.Puntos de Control.Son los lugares donde se registran los caudales de agua que circulan por una seccin hidrulica que pueden ser: estaciones hidromtricas, estructuras hidrulicas, compuertas, cadas, vertederos, medidores Parshall, RBC, ASC (Aforador Sin Cuello), miras, etc.5.- Metodologia

Vertedero triangular en funcionamiento

Datos obtenidos en ensayo con vertedero triangularH t1 Vol1 t2 Vol2(cm) (s) (l) (s) (l)

6.9258.65400.90278.80427.10

8.5152.42417.40156.24434.90

9.0131.24424.60137.84437.60

9.9102.51400.90104.40415.20

10.683.34419.8089.45437.60

10.981.06427.1080.95422.10

11.965.23427.1064.75419.80

13.050.50443.3049.98424.60

14.043.20496.4042.46458.30

14.836.56461.5037.14512.00

CalculosEl proceso para la determinaci6n de caudales con el vertedero triangular, es similar al efectuadoCaudales RealesH(cm)Qr1(l/s)Qr2(l/s) = V/t(l/s)

6.91.55001.53191.5409

8.52.73852.78352.7610

9.03.23533.17473.2050

9.93.91083.97703.9439

10.65.03724.89214.9647

10.95.26895.21435.2416

11.96.54766.48346.5155

13.08.77828.49548.6368

14.011.490710.793711.1422

14.812.623113.785713.2044

Experimentalmente la ecuaci6n especfica para los vertederos es del tipo Exponencial:Q = K H nAplicando logaritmos: Logaritmos de caudales reales y alturasH(cm)Log HLog QQr = V/t(l/s)

6.90.83880.18781.5409

8.50.92940.44112.7610

9.00.95420.50583.2050

9.90.99560.59593.9439

10.61.02530.69594.9647

10.91.03740.71955.2416

11.91.07550.81396.5155

13.01.11390.93648.6368

14.01.14611.047011.1422

14.81.17031.120713.2044

Posteriormente se genera la grfica de los logaritmos agregndole una lnea de tendencia para encontrar la ecuaci6n de la recta:

Grafica logaritmos de caudal real y alturas H

Sustituyendo valores en la ecuaci6n de la recta se obtiene el valor de n:n = 2.781Entonces: K = log -1 ( - 2.155) = 0.007Conociendo los valores de K y n se presenta la ecuacin generada especfica para el vertedero triangular ya calibrado.Q generado = 0.007 H 2.781 Ec. calibraci6nDnde: Q generado = l/s H = cmSe presentan los resultados de ambos caudales, el real y el generado conla ecuaci6n de calibraci6n y se estima el porcentaje de error entre ambos, el cual no debe ser mayor al 5%, al igual que se genera la curva de calilbraci6n propia de este vertedero.Caudales reales y generados con ecuaci6n de calibracin

H

(cm)Qr = V/t

(l/s)Qgenerado con la Ec.Calibrada(l/s)error

(%)

6.91.54091.50642.29

8.52.76102.69042.63

9.03.20503.15391.62

9.93.94394.11114.07

10.64.96474.97130.13

10.95.24165.37262.44

11.96.51556.85794.99

13.08.63688.76951.51

14.011.142210.77663.39

14.813.204412.57754.98

ClculosComo se indic previamente la formula general para hallar el caudal real en un vertedero triangular de pared delgada es de la forma:

H 5

DondeSustituyendo valores y realizando la conversin:

Qreal = Cd 0.023624 H 5/2Donde:

Caudales real experimental y teorico formula generalH

(cm)Qr = V/t

(l/s)Qteorico(formula general)(l/s)

6.91.54092.9544

8.52.76104.9762

9.03.20505.7406

9.93.94397.2852

10.64.96478.6421

10.95.24169.2666

11.96.515511.5404

13.08.636814.3950

14.011.142217.3250

14.813.204419.9071

Grafica determinaci6n del coeficiente de descarga

Calculo del caudal con formula del Manual de Hidrulica

H

(cm)Qr = V/t

(l/s)Qte6rico Manual Hid.(l/s)

6.91.54091.7509

8.52.76102.9490

9.03.20503.4020

9.93.94394.3173

10.64.96475.1214

10.95.24165.4915

11.96.51556.8390

13.08.63688.5307

14.011.142210.2671

14.813.204411.7973

Grafica determinaci6n del coeficiente de descarga

Comparacion de caudales: H

(cm)Qr = V/t

(l/s)Qgenerado conEc. Calibrada(l/s)Qreal corregidocon Cd(l/s)Qreal

Manual Hid. (l/s)

6.91.54091.50641.81991.8209

8.52.76102.69043.06543.0670

9.03.20503.15393.53623.5381

9.93.94394.11114.48774.4900

10.64.96474.97135.32355.3263

10.95.24165.37265.70825.7112

11.96.51556.85797.10897.1126

13.08.63688.76958.86738.8720

14.011.142210.776610.672210.6778

14.813.204412.577512.262812.2692

6.- Conclusiones y Recomendaciones

Llegamos a la conclusin de que comprendimos y de igual manera analizamos las caractersticas fsico hidrulicas de los distintos canales abiertos incluyendo sus propiedades. Gracias al vertedero pudimos realizar el aforo, y nos dimos cuenta que el canal triangular es para caudales pequeos.

7.- ANEXOS

8.- BIBLIOGRAFA

Villon, M. (2013) Hidrauluca de Canales. Mxico: DF .

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