canales y tuberías

1. UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ
FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
INTEGRANTES :
MAMANI MAMANI, Christian Deyvis
FECHA DE ENTREGA : 1 junio del 2017
INFORME Nº 03
CURSO
DOCENT
DETERMINACIÓN DEL CAUDAL EN
FLUJO UNIFORME Y PERMANENTE

2. SEMESTRE : V - b

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CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
ÍNDICE
1 OBJETIVOS ........................................................................................................ 3
2 HOJA DE DATOS ............................................................................................... 3
3 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS E INSTRUMENTOS .......................... 3
TUBO DE PITOT ................................................................................................ 3
CANAL DE PENDIENTE VARIABLE 15M ......................................................... 4
4 FUNDAMENTO TEÓRICO .................................................................................. 4
4.1 FLUJO PERMANENTE ................................................................................. 4
4.2 FLUJO UNIFORME ....................................................................................... 5
4.3 PROPIEDAD GEOMÉTRICA DE CANALES ................................................. 6
4.4 SECCIONES ABIERTAS ............................................................................... 6
Sección trapezoidal: ......................................................................................... 6
Sección rectangular: ........................................................................................ 6
Sección triangular: ........................................................................................... 6
Sección parabólica: .......................................................................................... 6
Sección circular: ............................................................................................... 7
5 EJEMPLO DE CÁLCULO PARA UN PUNTO EXPERIMENTAL ....................... 7
5.1 PROCEDIMIENTO PASO A PASO ............................................................... 7
5.2 PROCEDIMIENTO MATEMÁTICO ............................................................... 7
6 TABULACIÓN DE RESULTADOS ..................................................................... 8
7 OBSERVACIONES ............................................................................................. 8
8 RECOMENDACIONES ....................................................................................... 8
9 CONCLUSIONES................................................................................................ 8
10 APORTES ........................................................................................................... 9
11 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................... 9
12 ANEXOS ........................................................................................................... 10
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1 OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
 Comprobar el coeficiente de rugosidad en superficie del canal frente a
la tabla oficial de valores de rugosidad de Horton.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Obtener los datos de caudal, área, radio hidráulica, pendiente
 Proceder a realizar los cálculos necesarios para dicha comprobación.
2 HOJA DE DATOS
CAUDAL
Sección Velocidad del Caudal 0,75 Profundidad - Y Ancho - B ÁREA m2 m3/s
3 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS E
INSTRUMENTOS
TUBO DE PITOT
El tubo de Pitot se utiliza para calcular la presión total, también
denominada presión de estancamiento, presión remanente o presión
de remanso (suma de la presión estática y de la presión dinámica).
Lo inventó el ingeniero francés Henri Pitot en 1732.1 Lo modificó
Henry Darcy, en 1858.2 Se utiliza mucho para medir la velocidad del
viento en aparatos aéreos y para cuantificar las velocidades de aire y
gases en aplicaciones industriales.
Mide la velocidad en un punto dado de la corriente de flujo, no la
media de la velocidad del viento.
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CANAL DE PENDIENTE VARIABLE 15M
La serie de canales H91.8D ha
sido diseñada por Didacta Italia
para el estudio de los
fenómenos hidrodinámicos de
las corrientes de superficie libre
en los canales abiertos con
pendiente variable.
Están disponibles las siguientes
versiones:
En el fondo del canal está
presente una serie de orificios
roscados escamoteables (paso 250 mm), a utilizar para la fijación de los modelos
opcionales y una serie de orificios pasantes que se utilizan para determinar los
valores de presión.
A lo largo de ambos lados del canal está colocado un riel de guía sobre el cual se
desliza el carro portaaccesorios e instrumentos.
Es posible inclinar el fondo del canal hasta un máximo de 3°, simulando las normales
pendientes de los canales reales; es posible también obtener una leve
contrapendiente.
4 FUNDAMENTO TEÓRICO
4.1 FLUJO PERMANENTE
La Mecánica de Fluidos es la rama de la ciencia que
estudia el equilibrio y el movimiento de los fluidos,
esto es, líquidos y gases. En los fluidos, puede
producirse un movimiento relativo de las moléculas u
átomos que forma parte de la estructura interna tanto
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en movimiento como en reposo, situación que no se produce nunca en los sólidos.
La mecánica de fluidos puede dividirse en dos partes diferenciadas. La primera de
ellas es la que estudia, básicamente, el movimiento de fluidos que circula por una
trayectoria concreta, en el que el fenómeno característico es su transporte. En este
tipo de circulación de fluidos, éstos circulan canalizados por el interior de
conducciones o cauces, y por ello se denomina flujo interno. Es una ciencia básica
en todas las ingenierías. Cuando el fluido objeto de estudio es el agua, la parte de la
mecánica de fluidos que estudia su movimiento es la Hidráulica.
4.2 FLUJO UNIFORME
La profundidad, el área mojada, la velocidad y
el caudal en cada sección del canal son
constantes.
La línea de energía, la superficie del agua y el
fondo del canal son paralelos, es decir, sus
pendientes son todas iguales Sf = Sw = So =
S, donde Sf es la pendiente de la línea de
energía, Sw es la pendiente del agua y So es
la pendiente del fondo del canal.
Cuando el flujo ocurre en un canal abierto, el
agua encuentra resistencia a medida que fluye
aguas abajo. Esta resistencia por lo general
es contrarrestada por las componentes de las
fuerzas gravitacionales que actúan sobre el
cuerpo de agua en la dirección del movimiento (figura 1). Un flujo uniforme se
alcanzará si la resistencia se equilibra con las fuerzas gravitacionales. La
profundidad del flujo uniforme se conoce como profundidad normal.
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4.3 PROPIEDAD GEOMÉTRICA DE CANALES
La sección transversal de un canal natural es generalmente de forma muy irregular
y varia de un lugar a otro, desde aproximadamente una parábola hasta
aproximadamente un trapecio.
Los canales artificiales usualmente se diseñan con formas geométricas regulares
(prismáticos), un canal construido con una sección transversal invariable y una
pendiente de fondo constante se conoce como canal prismático. El término sección
de canal se refiere a la sección transversal de un canal tomado en forma
perpendicular a la dirección del flujo, las secciones mas comunes son las siguientes:
4.4 SECCIONES ABIERTAS
Sección trapezoidal:
Se usa en canales de tierra debido a que proveen las pendientes necesarias para
estabilidad, y en canales revestidos.
Sección rectangular:
Debido a que el rectángulo tiene lados verticales, por lo general se utiliza para
canales construidos con materiales estables, acueductos de madera, para canales
excavados en roca y para canales revestidos.
Sección triangular:
Se usa para cunetas revestidas en las carreteras, también en canales de tierra
pequeños, fundamentalmente por facilidad de trazo. También se emplean
revestidas, como alcantarillas de las carreteras.
Sección parabólica:
Se emplea en algunas ocasiones para canales revestidos y es la forma que toman
aproximadamente muchos canales naturales y canales viejos de tierra.
Secciones cerradas
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Sección circular:
El círculo es la sección más común para alcantarillados y alcantarillas de tamaños
pequeño y mediano.
Sección parabólica: Se usan comúnmente para alcantarillas y estructuras hidráulicas
importantes.
5 EJEMPLO DE CÁLCULO PARA UN PUNTO
EXPERIMENTAL
5.1 PROCEDIMIENTO PASO A PASO
PRIMERO.- Fijar el ángulo (a)
SEGUNDO.- A través del tablero de control dejar fluir el agua en todo el canal
TERCERO.- Tomar los datos del tirante respecto al espejo de agua
CUARTO.- Apuntar las cotas piezometricas, registrados en el tubo de PITOT
QUINTO.- Comprobar el coeficiente de rugosidad del canal
5.2 PROCEDIMIENTO MATEMÁTICO
PRIMERO.- Con el ángulo indicado se procede hallar la pendiente
% =∗ = 0.015
SEGUNDO.- Obtenemos; el caudal, área hidráulica, radio hidráulico, pendiente.
= 0.0457 = 0.0022 = 0.049 = 0.015 = ?
TERCERO.- Utilizando la fórmula de Manning, hallamos “n” (coeficiente de
rugosidad)
=
1
∗ ∗ = 0.008
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6 TABULACIÓN DE RESULTADOS
AREA CAUDAL
Sección Velocidad del Caudal 0,75 Profundidad - Y Ancho - B m2 m3/s
Rectangular 2,078 0,074 0,3 0,022 0,0457
7 OBSERVACIONES
Antes de tomar las cotas piezometricas se debe realizar una prueba previa
del correcto funcionamiento del tubo de Pitot.
Para la toma de datos del tirante, el caudal del canal debe de ser constante.
8 RECOMENDACIONES
La toma de datos en el tirante, diferencia de cotas tienen que ser de manera
correcta, para tener una comprobación precisa.
Para realizar en ensayo correspondiente, tenemos que tener conocimientos
previos de flujo uniforme, permanente y otros
9 CONCLUSIONES
Al terminar la práctica pudimos comprobar que el coeficiente de rugosidad
en superficie vidrio es 0.008, la misma que se aproxima en la tabla oficial de
valores de Rugosidad Horton.
El trabajo en equipo tiene que ser de forma coordinada de acuerdo a nuestra
formación profesional.
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10. FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS
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10 APORTES
11 BIBLIOGRAFÍA
- Máximo Villon, HIDRÁULICA DE CANALES, 2da EDICIÓN 2007
- https://prezi.com/c73w9gn54g--/flujo-permanente/
- http://www.cuevadelcivil.com/2011/02/elementos-geometricos-de-la-
seccion.html

11. FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS
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12 ANEXOS
Fuente Grupo Fuente Grupo
Cotas piezometricas Tubo de Pitot
Fuente Grupo
Después de realizar el ensayo
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