INFORME DE LABORATORIO N°1 COEFICIENTE DE MANNING

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INFORME DE LABORATORIO N°1

COEFICIENTE DE MANNING

Santiago Vaca Sáenz 2165582

Klaren Yised Polania Pérez 2175007

Yira Xiomara Garzón Hernández 2165012

Grupo: Lunes 2-4 p.m.

16/Nov/2020

INTRODUCCIÓN

En este informe se llevará a cabo el análisis y cálculo de un flujo en canal abierto, en estos canales el agua encuentra resistencia a medida que fluye aguas abajo. Esta resistencia por lo general es contrarrestada por las componentes de fuerzas gravitacionales que actúan sobre el cuerpo de agua en la dirección del movimiento, el contacto entre el agua y los márgenes del canal causa una resistencia (fricción) que depende de la suavidad o aspereza del canal.

Teniendo encueta lo anteriormente mencionado se estima la rugosidad “n”  de Manning para un canal de pendiente variable y así obtener un criterio de comparación en el  canal.

OBJETIVOS

• Determinar cuál es la relación entre la ecuación de  Manning y Chezy
• Calcular la variación que existe entre el caudal, con la profundidad en un canal circular asumiendo n constante.
• Graficar Q/Qo contra Y/D

ANÁLISIS DE DATOS 

1. Datos de la práctica

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Datos para la sección circular

1. Cálculos tipo:

• Pendiente (So)

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Donde:

• ΔH: Cabeza de elevación
• L: Longitud del canal
• So: Pendiente

Para un ΔH= 2 cm; un L= 830 cm entonces:

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• Y normal. Se calcula promediando Y1, Y2 y Y3; dados en los datos de la práctica.

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Para Y1=10.4 cm; Y2=10.4 cm; Y3=10.5 cm; entonces:

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• Perímetro mojado (P)

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Donde:

• Yn: Y normal
• b: Base del canal
• P: Perímetro mojado

Para Yn=10.43 cm (obtenido en el proceso anterior); b=41.2 cm (obtenido de los datos de la práctica); entonces:

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Se realiza la conversión a metros para obtener el perímetro mojado en metros:

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• Área (A)

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Donde:

• b: Base del canal
• Yn: Y normal
• A: Área

Para b=0.412 m (Obtenido en los datos de la práctica y convertido a metros); Yn=0.1043 m; entonces:

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• Radio Hidráulico (R)

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Donde:

• A: Área
• P: Perímetro mojado

Para A= 0.04297 m2; P= 0.6206 m; entonces:

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• Coeficiente de Resistencia o Coeficiente de Manning (n)

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Donde:

• A: Área
• R: Radio Hidráulico
• So: Pendiente
• Q: Caudal

Como en los datos de la práctica dan tres valores de caudal; se debe promediar un valor. Entonces:

Para Q1, se tiene los siguientes valores de caudal: 27.05 L/s; 26.99 L/s; 27.11 L/s; entonces:

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Las unidades de caudal están en L/s, por lo tanto se debe hacer una conversión para pasarlas a m3/s; de la siguiente manera:

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Para A= 0.04297 m2; R=0.06924 m; So=2.41*10-3; Q=27.05*10-3 m3/s; se obtiene:

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• Porcentaje de Error (%E)

Se toma con nt (Coeficiente de Manning estimado) como 0.011, que es el coeficiente de Manning del acrílico; este dato se encuentra en los datos de la práctica.

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Donde:

• nt: Coeficiente de Manning teórico (0.011)
• nexp: Coeficiente de Manning experimental
• %E: Porcentaje de error

Para nt= 0.011; nexp= 0.01315; se obtiene

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• Coeficiente de Manning Promedio.

Una vez se haya calculado los “n experimentales” se procede a calcular el promedio de estos de la siguiente manera:

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Donde:

• ni: Coeficiente de Manning para el dato i de la practica
• N: Numero de datos
• : Coeficiente de Manning promedio[pic 34]

Para los siguientes Coeficientes de Manning:

El coeficiente de Manning promedio se calcula de la siguiente manera:

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• Numero de Froude

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Donde:

• q: Caudal por unidad de ancho
• g: Gravedad (9.81 m/s2)
• Yn: Y normal

El caudal por unidad de ancho de una sección rectangular se obtiene de la siguiente manera:

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Donde:

• Q: Caudal
• b: Base del canal

Para Q=Q1=27.05*10-3 m3/s y b=0.412 m (Obtenido en los datos de la práctica y convertido a metros); entonces:

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Para q=65.66*10-3 m3/s.m; g=9.81 m/s2; Yn=0.1043 m, se obtiene:

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Nota: Cuando Fr>1, entonces el flujo es supercrítico; si Fr<1, el flujo es subcritico; y cuando Fr=1, el flujo es crítico. Para este caso el flujo es subcritico.

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