Laboratorio de hidráulica a superficie libre

UNIVERSIDAD ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA JULIO GARAVITO

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LABORATORIO DE HIDRÁULICA A SUPERFICIE LIBRE

FLUJO UNIFORME

PRESENTADO A
ING. SANDRA PATRICIA CHARRY PARRA

INTEGRANTES

JAVIER ROMERO

DAVID CAMARGO

ANDRES LOVERA

JUAN DAVID RAMÍREZ BUSTAMANTE

STEFANY DELGADO CONTRERAS

LUISA CASTIBLANCO

PAOLA ANDREA VASQUEZ BARRERA

JUAN DIEGO GUTIERREZ CRUZ

BOGOTÁ 18 DE OCTUBRE DEL 2022

Contenido

INTRODUCCIÓN        3

OBJETIVOS        3

MARCO TEÓRICO        3

ESQUEMA        10

PROCEDIMIENTO        11

CÁLCULOS        11

CONCLUSIONES        20

Tabla 1. Datos iniciales        12

Tabla 2. Alturas de lámina de agua        13

Tabla 3. Datos tomados en el laboratorio        15

Tabla 6. Datos recolectados en el laboratorio        23

Tabla 7. Datos recolectados en el laboratorio        23

Ilustración 1. Canal rectangular en acrílico.        10

Ilustración 2. Caudalimetro.        10

Ilustración 3        10

Ilustración 4        11

 Ilustración 5        11

Ilustración 6. Energía específica vs Y        15

Ilustración 7. Fuerza específica vs Y        16

Ilustración 8. Perfil del canal        16

Ilustración 9. Perfil del canal en pendiente supercrítica y un caudal de 7.31 lt/s.        32

INTRODUCCIÓN

En el presente informe se va a analizar el flujo uniforme en un canal de sección rectangular usando dos caudales, un caudal de 5.22 L/s y un caudal de 7.31 L/s en los cuales con una variación en la pendiente se determinará la zona donde el flujo sea uniforme en cada caso y se encontraran área, profundidad, caudal y velocidad, además del coeficiente C de Chezy y F para Darcy.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

• Estudiar el flujo uniforme.

OBJETIVO ESPECÍFICOS

• Construir para el caudal de 5.22 L/s el perfil de flujo
• Construir para el caudal de L/s el perfil de flujo
• Hallar la zona de flujo uniforme

• Hallar el área
• Hallar el caudal
• Hallar la profundidad
• Hallar la velocidad

• Hallar el C de Chezy
• Hallar el F de Darcy

MARCO TEÓRICO

Flujo uniforme

Un flujo es uniforme cuando en cualquier sección a lo largo del canal la profundidad, el área transversal, la velocidad y consecuentemente el caudal, siempre permanecen constantes; de la misma manera el fondo del canal, la superficie libre del agua y la línea de energía son paralelas, es decir, sus pendientes son iguales Sf = Sw = So = S. De una manera muy sencilla se dice que  .
Cuando se habla de un flujo uniforme necesariamente se habla de un flujo permanente, ya que en la naturaleza no existe un flujo uniforme, no permanente. Por lo regular se considera que el flujo en canales y ríos es uniforme, pero esta condición es poco frecuente; cabe señalar que es necesario suponer esta condición porque los cálculos para el flujo uniforme son relativamente sencillos y aportan soluciones satisfactorias que justifican esta simplificación. Cuando se desarrolla un flujo por un canal abierto, por efecto de la acción de la gravedad, en los contornos de contacto entre el fluido y el canal se origina una fuerza friccionante que se opone al movimiento y que eventualmente contrarrestará la fuerza de gravedad que actúa sobre el volumen de agua en la dirección del movimiento. Un flujo uniforme se desarrollará si las fuerzas friccionantes se balancean con las fuerzas debidas a la gravedad. [pic 2]

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Ecuación caudal unitario.

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Ecuación 8. Caudal unitario.

Donde,

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Considerando Q constante, si se diferencia E con respecto a y, teniendo en cuenta la ecuación de continuidad:

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Cuando E es mínima, es decir :[pic 14]

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Ecuación 9. Cálculo de  para un canal rectangular[pic 17]

Donde,

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Ecuaciones adicionales para la formulación de la siguiente tabla.  

NÚMERO DE FROUDE

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Ecuación 10. Número de Froude.

Donde,

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NÚMERO DE FROUDE PARA UN CANAL RECTANGULAR

Partiendo de la relación que representa la profundidad hidráulica [pic 26]

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Por la ecuación de continuidad para un canal rectangular, (podemos reescribir [pic 29]

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Ecuación 11. Número de Froude para un canal rectangular.

ENERGIA ESPECIFICA.

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Ecuación 12. Energía Específica.

Donde,

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La ecuación de Manning

En 1889 el ingeniero irlandés Robert Manning presentó una ecuación, la cual se modificó más adelante hasta llegar a su bien conocida forma actual. Manning presentó por primera vez la ecuación durante la lectura de un artículo el 4 de diciembre de 1889 en una reunión del Institute of Civil Engineers de Irlanda. El artículo fue publicado más adelante en Transactions, del Instituto. La ecuación en principio fue dada   una forma complicada y luego simplificada a:

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