flujo uniforme informe de fluidos ii
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UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁN
FACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMO
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
FLUJO UNIFORME EN"CANALES RECTANGULARES"
1. DATOS GENERALES:
1.1. TEMA:
FLUJO UNIFORME "CANALES RECTANGULARES”
1.2. UBICACIÓN :
o DEPARTAMENTO : LAMBAYEQUE
o PROVINCIA : CHICLAYO
o DISTRITO : PIMENTEL
o USS : Facultad de Ingeniería,
Arquitectura y Urbanismo.
o ANEXO : Laboratorio de Mecánica de
Fluidos e Hidráulica
1.3. PARTICIPANTE:
Chávez Burgos Yoner
1.4. FECHA:
Lambayeque, 23 de junio del 2017
INDICE
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 2
2. INTRODUCCIÓN............................................................................................................. 2
3. OBJETIVO: ..................................................................................................................... 3
OBJETIVOS ESPECIFICOS.................................................................................................. 4
4. GENERALIDADES ......................................................................................................... 4
5. EQUIPOS Y/O MATERIALES: ....................................................................................... 7
7. PROCEDIMIENTO: ............................................................................................................ 8
8. REGISTRO DE DATOS ..................................................................................................... 9
10. GRAFICOS DE DATOS PROCESADOS:......................................................................11
10. CONCLUSIONES............................................................................................................25
11. RECOMENDACIONES ...................................................................................................25
12. REFERENCIAS:..............................................................................................................25
ANEXOS:...............................................................................................................................25
2. INTRODUCCIÓN
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 3
El flujo de canales abiertos tiene lugar cuando los líquidos fluyen por la acción de la gravedad y solo
están parcialmente envueltos por un contorno sólido. En el flujo de canales abiertos, el líquido que
fluye tiene superficie libre y sobre él no actúa otra presión que la debida a su propio peso y a la
presión atmosférica. El flujo en canales abiertos también tiene lugar en la naturaleza, como en ríos,
arroyos, etc., si bien en general, con secciones rectas del cauce irregulares. De forma artificial, creadas
por el hombre, tiene lugar en los canales, acequias, y canales de desagüe. E n la mayoría de los casos.
Los canales tienen secciones rectas regulares y suelen ser rectangulares, triangulares o trapezoidales.
También tienen lugar el flujo de canales abiertos en el caso de conductos cerrados, como tuberías de
sección recta circular cuando el flujo no es a conducto lleno. En los sistemas de alcantarillado no tie ne
lugar, por lo general, el flujo a conducto lleno, y su diseño se realiza como canal abierto.
El flujo uniforme indica que los parámetros de tirante, velocidad, área, etc., no cambian con el espacio lo cual genera que ciertas características como profundidad, área transversal, velocidad y caudal en todas las secciones del canal sean constantes. Así mismo, la línea de energía, la superficie libre de agua y el fondo del
canal deben ser paralelos. (Villon, 2008)
ENSAYO FLUJO UNIFORME "CANALES RECTANGULARES
3. OBJETIVO:
- Determinar la el coeficiente de rugosidad a través de la fórmula de Manning.
- Demostrar que para diferentes caudales y pendientes la rugosidad no cambia.
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 4
- Verificar el número de Fraude y el tipo de Flujo.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
- Afianzar los conceptos sobre regímenes de flujo en un canal.
- Identificar los elementos geométricos de la sección de un canal.
- Establecer la relación que se obtiene al graficar Tirante vs Velocidad y, Ancho del Canal vs No. De
Fraude y distancia vs tirante
- Afianzar los conceptos sobre regímenes de flujo en un canal.
4. GENERALIDADES
El mecanismo principal que sostiene flujo en un canal abierto es la fuerza de gravitación. Por ejemplo,
la diferencia de altura entre dos embalses hará que el agua fluya a través de un canal que los conecta.
El parámetro que representa este efecto gravitacional es el Número de Froude, puede expresarse de
forma adimensional. Este es útil en los cálculos de resalto hidráulico, en el diseño de estructuras
hidráulicas y en el diseño de barcos.
𝑓 =𝑉
√𝑔 ∗ (𝐴𝑇
)
DONDE:
V: Velocidad media del flujo
L: Longitud o (a/t)
G: aceleración de la gravedad
El flujo se clasifica como:
Fr<1, Flujo suscritico o tranquilo, tiene una velocidad relativa baja y la profundidad es relativamente
grande, prevalece la energía potencial. Corresponde a un régimen de llanura.
Fr=1, Flujo crítico, es un estado teórico en corrientes naturales y representa el punto de transición
entre los regímenes subcrítico y supercrítico.
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 5
Fr>1, Flujo supercrítico o rápido, tiene una velocidad relativamente alta y poca profundidad prevalece
la energía cinética. Propios de cauces de gran pendiente o ríos de montaña.
FLUJO PERMANENTE Y UNIFORME
El flujo uniforme permanente es el tipo de flujo fundamental que se considera en la hi dráulica de canales
abiertos. La profundidad del flujo no cambia durante el intervalo de tiempo bajo consideración. En el caso
especial de flujo uniforme y permanente, la línea de alturas totales, la línea de altura piezométrica y la solera
del canal son todas paralelas, es decir, son todas iguales sus pendientes.
La característica principal de un flujo permanente y uniforme en canales abiertos es que la superficie del fluido
es paralela a la pendiente del canal, es decir, dy/dx = 0 o la profundidad del canal es constante, cuando la
pendiente final (Sf) es igual a la pendiente inicial (So) del canal.
Estas condiciones se dan comúnmente en canales largos y rectos con una pendiente, sección transversal y un
revestimiento de las superficies del canal homogéneo, caso tipito en regadíos. En el diseño de canales es muy
deseable tener este tipo de flujo ya que significa tener un canal con altura constante lo cual hace más fácil
diseñar y construir.
Las condiciones de flujo permanente y uniforme solo se pueden dar en canales de sección transversal
prismáticas, es decir, cuadrada, triangular, trapezoidal, circular, etc. Si el área no es uniforme tampoco lo será
el flujo. La aproximación de flujo uniforme implica que la velocidad es uniforme es igual a la velocidad m edia
del flujo y que la distribución de esfuerzos de corte en las paredes del canal es constante.
Bajo las condiciones anteriores se pueden obtener las siguientes relaciones, denominadas relaciones de
Chezy–Manning, para la velocidad V y el caudal Q:
Caudal (Q)
𝑄 =1
𝑛∗ 𝐴 ∗ 𝑅
23 𝑆
12
Velocidad V
𝑉 =1
𝑛𝑅
23 𝑆
12
A: Área de la sección del Canal.
Rh: Radio hidráulico de la sección.
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 6
So: Pendiente del Fondo del Canal.
n: Coeficiente de Maning
Valores de coeficiente de Manning:
Material
Coef. Manning "n"
Mínimo Máximo
Cemento puro 0.01 0.013
Mortero de cemento 0.011 0.015
Ladrillo en mortero 0.012 0.017
Fundición sin revestir 0.012 0.015
Fundición revestida 0.011 0.013
Entablado cepillado 0.01 0.014
Entablado elistonado 0.012 0.016
Tierra 0.017 0.025
Corte en roca 0.025 0.035
Corriente lisa natural 0.025 0.033
Corriente pedregosa 0.045 0.06
Corriente con maleza 0.075 0.15
Metacrilato 0.009 0.01
Cristal 0.009 0.01
En la tabla anterior se observan los valores para el coeficiente de Mannig (n) donde, como se mencionó k vale
1.0 y 1.486 para el sistema internacional (SI) y el británico respectivamente, n se denomina coeficiente de
Manning y depende del material de la superficie del canal en contacto con el fluido.
GEOMETRIA DEL CANAL
Un canal con una sección transversal invariable y una pendiente de fondo constante se conoce como canal
prismático. De otra manera, el canal es no prismático; un ejemplo es un vertedero de ancho variable y
alineamiento curvo. Al menos que se indique específicamente los canales descritos son prismáticos.
Los elementos geométricos de una sección de canal son propiedades que estarán definidas por completo por
la geometría de la sección y la profundidad del flujo del canal. Estos elementos son muy importantes para el
estudio de los flujos en canales abiertos y las expresiones más características son las siguientes:
- Rh= Ac/P
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 7
Donde Rh es el radio hidráulico en relación al área mojada (Ac) con respecto su perímetro mojado (P).
- Yc = Ac/T
El tirante hidráulico (Yc) es relación entre el área mojada y el espejo de agua
5. EQUIPOS Y/O MATERIALES:
Equipo de Canal Abierto (CAS):
Grupo de Alimentación Básico (FME00/B):
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 8
7. PROCEDIMIENTO:
1. Se calibró el equipo y se colocó en una pendiente.
2. Se fijó un primer caudal con ayuda del caudal metro el cual fue 3000 L/h.
3. Se medió la longitud del canal una longitud de 2.52 m
4. Con una wincha se trazó un metro y se repartió en 10 cm cada uno
5. Con un limnímetro tomamos las medias respectivas cada 10cm.
6. Después se repitió el paso 2 con diferentes pendientes y con caudales de 4000 y 4000, L/h.
7. Posteriormente se volvió a realizar los pasos anteriores para una nueva inclinación del canal.
8. Para el 3er ensayo se subió la pendiente.
9. Finalmente se ordenaron todos estos datos obtenidos de este ensayo de laboratorio
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 9
8. REGISTRO DE DATOS
Observaciones:
Las alturas H3 y H4 no se tomaron las medidas del canal debido que no se podía
medir sus tirantes respectivos
9. CALCULOS DE LOS ENSAYOS:
Los cálculos de los ENSAYOS FLUJO UNIFORME "CANALES RECTANGULARES se presentan a
continuación
DATOS:
ANCHO PENDIENTE 0.002 6.4 cm
H0 H1 H2 H5 H6 H7 H8 H9 H10
mm mm mm mm mm mm mm mm mm
3000 24.4 23.8 23.1 21.8 21.3 21 20.7 20.2 20
PARAMETROS HIDRAULICOS
CAUDAL (L/h)
ENSAYO DE LABORATORIO N° 1
DATOS:
ANCHO PENDIENTE 0.002 6.4 cm
H0 H1 H2 H5 H6 H7 H8 H9 H10
mm mm mm mm mm mm mm mm mm
4000 30.5 29.1 28.4 27.1 26.6 25.9 25.7 25.3 25.1
CAUDAL (L/h)
ENSAYO DE LABORATORIO N° 2
PARAMETROS HIDRAULICOS
DATOS:
ANCHO PENDIENTE 0.004 6.4 cm
H0 H1 H2 H5 H6 H7 H8 H9 H10
mm mm mm mm mm mm mm mm mm
4000 25.9 25.6 25 24 23.9 23.3 22.9 22.5 22.3
CAUDAL (L/h)
ENSAYO DE LABORATORIO N° 3
PARAMETROS HIDRAULICOS
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 10
Yoner Chavez Burgos
Estd: ingenieria civil
Cod: 2131819924
DATOS:
ANCHO PENDIENTE 0.002 6.4 cm
H0 H1 H2 H5 H6 H7 H8 H9 H10
mm mm mm mm mm mm mm mm mm
3000 24.4 23.8 23.1 21.8 21.3 21 20.7 20.2 20
H0 0.0244 m 0.00156 0.1128 0.013844 0.064 0.024 0.005 0.53364 1.115 0.0389 Sup-Critico
H1 0.0238 m 0.00152 0.1116 0.013649 0.064 0.024 0.005 0.54709 1.172 0.0391 Sup-Critico
H2 0.0231 m 0.00148 0.1102 0.013416 0.064 0.023 0.004 0.56367 1.244 0.0393 Sup-Critico
H5 0.0218 m 0.00140 0.1076 0.012967 0.064 0.022 0.004 0.59729 1.396 0.0400 Sup-Critico
H6 0.0213 m 0.00136 0.1066 0.012788 0.064 0.021 0.004 0.61131 1.463 0.0403 Sup-Critico
H7 0.0210 m 0.00134 0.1060 0.012679 0.064 0.021 0.004 0.62004 1.505 0.0406 Sup-Critico
H8 0.0207 m 0.00132 0.1054 0.012569 0.064 0.021 0.004 0.62903 1.549 0.0409 Sup-Critico
H9 0.0202 m 0.00129 0.1044 0.012383 0.064 0.020 0.004 0.64460 1.626 0.0414 Sup-Critico
H10 0.0200 m 0.00128 0.1040 0.012308 0.064 0.020 0.004 0.65104 1.659 0.0416 Sup-Critico
DATOS:
ANCHO PENDIENTE 0.002 6.4 cm
H0 H1 H2 H5 H6 H7 H8 H9 H10
mm mm mm mm mm mm mm mm mm
4000 30.5 29.1 28.4 27.1 26.6 25.9 25.7 25.3 25.1
H0 0.0305 m 0.00195 0.1250 0.015616 0.064 0.031 0.007 0.42691 0.713 0.0398 Sub-Critico
H1 0.0291 m 0.00186 0.1222 0.015241 0.064 0.029 0.006 0.44745 0.784 0.0393 Sub-Critico
H2 0.0284 m 0.00182 0.1208 0.015046 0.064 0.028 0.006 0.45848 0.823 0.0391 Sub-Critico
H5 0.0271 m 0.00173 0.1182 0.014673 0.064 0.027 0.006 0.48047 0.904 0.0389 Sub-Critico
H6 0.0266 m 0.00170 0.1172 0.014526 0.064 0.027 0.005 0.48951 0.938 0.0388 Sub-Critico
H7 0.0259 m 0.00166 0.1158 0.014314 0.064 0.026 0.005 0.50273 0.989 0.0388 Sub-Critico
H8 0.0257 m 0.00164 0.1154 0.014253 0.064 0.026 0.005 0.50665 1.005 0.0388 Sup-Critico
H9 0.0253 m 0.00162 0.1146 0.014129 0.064 0.025 0.005 0.51466 1.037 0.0388 Sup-Critico
H10 0.0251 m 0.00161 0.1142 0.014067 0.064 0.025 0.005 0.51876 1.053 0.0388 Sup-Critico
DATOS:
ANCHO PENDIENTE 0.004 6.4 cm
H0 H1 H2 H5 H6 H7 H8 H9 H10
mm mm mm mm mm mm mm mm mm
4000 25.9 25.6 25 24 23.9 23.3 22.9 22.5 22.3
H0 0.0259 m 0.00166 0.1158 0.014314 0.064 0.026 0.005 0.50273 0.989 0.0388 Sub-Critico
H1 0.0256 m 0.00164 0.1152 0.014222 0.064 0.026 0.005 0.50863 1.013 0.0388 Sup-Critico
H2 0.0250 m 0.00160 0.1140 0.014035 0.064 0.025 0.005 0.52083 1.062 0.0388 Sup-Critico
H5 0.0240 m 0.00154 0.1120 0.013714 0.064 0.024 0.005 0.54253 1.152 0.0390 Sup-Critico
H6 0.0239 m 0.00153 0.1118 0.013682 0.064 0.024 0.005 0.54480 1.162 0.0390 Sup-Critico
H7 0.0233 m 0.00149 0.1106 0.013483 0.064 0.023 0.005 0.55883 1.222 0.0392 Sup-Critico
H8 0.0229 m 0.00147 0.1098 0.013348 0.064 0.023 0.004 0.56860 1.266 0.0394 Sup-Critico
H9 0.0225 m 0.00144 0.1090 0.013211 0.064 0.023 0.004 0.57870 1.311 0.0396 Sup-Critico
H10 0.0223 m 0.00143 0.1086 0.013142 0.064 0.022 0.004 0.58389 1.335 0.0397 Sup-Critico
ESPEJO DE
AGUA (m)
UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁN
Pimentel-Chiclayo-lambayeque
FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMOESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL
LABORATORIO
FLUJO UNIFORME "CANALES RECTANGULARES"
ENSAYO DE LABORATORIO N° 1
PARAMETROS HIDRAULICOS
CAUDAL (L/h)
ENSAYO DE LABORATORIO N° 2
PARAMETROS HIDRAULICOS
0.000833333
CAUDAL (m3/s)TIRANTE
HIDRAULICO (m)
RUGOCIDAD
DEL CANAL TIPO DE FLUJO
NUMERO DE
FROUDE
VELOCIDAD
(m/s)
ENERGIA
ESPECIFICA (m-
kg/kg)
AREA (m2) PERIMETRO
MOJADO (m)
RADIO
HIDRAULICO
(m)
CAUDAL (L/h)
CAUDAL (m3/s)
AREA (m2) PERIMETRO
MOJADO (m)
RADIO
HIDRAULICO
(m)
ENERGIA
ESPECIFICA (m-
kg/kg)
TIPO DE FLUJO 0.001111111
ENSAYO DE LABORATORIO N° 3
PARAMETROS HIDRAULICOS
ESPEJO DE
AGUA (m)
TIRANTE
HIDRAULICO (m)
RUGOCIDAD
DEL CANAL
VELOCIDAD
(m/s)
NUMERO DE
FROUDE
CAUDAL (L/h)
CAUDAL (m3/s)
AREA (m2) PERIMETRO
MOJADO (m)
RADIO
HIDRAULICO
(m)
ENERGIA
ESPECIFICA (m-
kg/kg)
TIPO DE FLUJO 0.001111111
ESPEJO DE
AGUA (m)
TIRANTE
HIDRAULICO (m)
RUGOCIDAD
DEL CANAL
VELOCIDAD
(m/s)
NUMERO DE
FROUDE
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 11
10. GRAFICOS DE DATOS PROCESADOS:
GRAFICA DEL ENSAYO 1
DATOS DE INFORME N° 1
DISTANCIAS TIRANTE
H0 ,=, cm 0 2.44
H1 ,=, cm 10 2.38
H2 ,=, cm 20 2.31
H3 ,=, cm 50 2.18
H4 ,=, cm 60 2.13
H5 ,=, cm 70 2.10
H6 ,=, cm 80 2.07
H7 ,=, cm 90 2.02
H8 ,=, cm 100 2.00
Interpretación- La relación de Tirante hidráulico y distancia, analizando la gráfica podemos darnos cuenta
que a medida que la distancia aumenta el tirante disminuye
2.44 2.38 2.312.18 2.13 2.10 2.07 2.02 2.00
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
TIR
AN
TE H
IDR
AU
LIC
O (
cm)
DISTANCIA (cm)
TIRANTE HIDRAULICO VS DISTANCIA
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 12
GRAFICA DEL ENSAYO 2
DATOS DE INFORME N° 2
DISTANCIAS TIRANTE
H0 ,=, cm 0 3.05
H1 ,=, cm 10 2.91
H2 ,=, cm 20 2.84
H3 ,=, cm 50 2.71
H4 ,=, cm 60 2.66
H5 ,=, cm 70 2.59
H6 ,=, cm 80 2.57
H7 ,=, cm 90 2.53
H8 ,=, cm 100 2.51
Interpretación- La relación de Tirante hidráulico y distancia, analizando la gráfica podemos darnos cuenta
que a medida que la distancia aumenta el tirante disminuye
2.912.84
2.712.66
2.59 2.572.53 2.51
2.00
2.50
3.00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
TIR
AN
TE H
IDR
AU
LIC
O (
cm)
DISTANCIA (cm)
TIRANTE HIDRAULICO VS DISTANCIA
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 13
GRAFICA DEL ENSAYO 3
DATOS DE INFORME N° 3
DISTANCIAS TIRANTE
H0 ,=, cm 0 2.59
H1 ,=, cm 10 2.56
H2 ,=, cm 20 2.50
H3 ,=, cm 50 2.40
H4 ,=, cm 60 2.39
H5 ,=, cm 70 2.33
H6 ,=, cm 80 2.29
H7 ,=, cm 90 2.25
H8 ,=, cm 100 2.23
Interpretación- La relación de Tirante hidráulico y distancia, analizando la gráfica podemos darnos cuenta
que a medida que la distancia aumenta el tirante disminuye
2.59 2.562.50
2.40 2.392.33
2.292.25 2.23
2.00
2.50
3.00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
TIR
AN
TE H
IDR
AU
LIC
O (
cm)
DISTANCIA (cm)
TIRANTE HIDRAULICO VS DISTANCIA
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 14
GRAFICA DEL ENSAYO 1
DATOS DE INFORME N° 1
ALTURAS RELACION DE
TIRANTE - BASE
NUMERO DE FROUDE
H0 ,=, m 0.381 1.115
H1 ,=, m 0.372 1.172
H2 ,=, m 0.361 1.244
H3 ,=, m 0.341 1.396
H4 ,=, m 0.333 1.463
H5 ,=, m 0.328 1.505
H6 ,=, m 0.323 1.549
H7 ,=, m 0.316 1.626
H8 ,=, m 0.313 1.659
Gráfica. Y/B vs Fr (aguas abajo). Analizando la gráfica podemos darnos cuenta de que a medida de que el
número de Froude aumenta la relación tirante- base va decreciendo progresivamente.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Y/B 0.381 0.372 0.361 0.341 0.333 0.328 0.323 0.316 0.313
FROUDE 1.115 1.172 1.244 1.396 1.463 1.505 1.549 1.626 1.659
0.381 0.372 0.361 0.341 0.333 0.328 0.323 0.316 0.313
1.115 1.1721.244
1.396 1.463 1.505 1.5491.626 1.659
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
1.600
1.800
NU
MER
O D
E FR
OU
DE
Y/B VS F
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 15
GRAFICA DEL ENSAYO 2
DATOS DE INFORME N° 2
ALTURAS RELACION DE
TIRANTE - BASE
NUMERO DE FROUDE
H0 ,=, m 0.477 0.713
H1 ,=, m 0.455 0.784
H2 ,=, m 0.444 0.823
H3 ,=, m 0.423 0.904
H4 ,=, m 0.416 0.938
H5 ,=, m 0.405 0.989
H6 ,=, m 0.402 1.005
H7 ,=, m 0.395 1.037
H8 ,=, m 0.392 1.053
Gráfica. Y/B vs Fr (aguas abajo). Analizando la gráfica podemos darnos cuenta de que a medida de que el
número de Froude aumenta la relación tirante- base va decreciendo progresivamente
GRAFICA DEL ENSAYO 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Y/B 0.477 0.455 0.444 0.423 0.416 0.405 0.402 0.395 0.392
FROUDE 0.713 0.784 0.823 0.904 0.938 0.989 1.005 1.037 1.053
0.477 0.455 0.444 0.423 0.416 0.405 0.402 0.395 0.392
0.7130.784 0.823
0.904 0.9380.989 1.005 1.037 1.053
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
NU
MER
O D
E FR
OU
DE
Y/B VS F
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 16
DATOS DE INFORME N° 3
ALTURAS RELACION DE
TIRANTE - BASE
NUMERO DE FROUDE
H0 ,=, m 0.405 0.989
H1 ,=, m 0.400 1.013
H2 ,=, m 0.391 1.062
H3 ,=, m 0.375 1.152
H4 ,=, m 0.373 1.162
H5 ,=, m 0.364 1.222
H6 ,=, m 0.358 1.266
H7 ,=, m 0.352 1.311
H8 ,=, m 0.348 1.335
Gráfica. Y/B vs Fr (aguas abajo). Analizando la gráfica podemos darnos cuenta de que a medida de que el
número de Froude aumenta la relación tirante- base va decreciendo progresivamente
GRAFICA DEL ENSAYO 1
DATOS DE INFORME N° 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Y/B 0.405 0.400 0.391 0.375 0.373 0.364 0.358 0.352 0.348
FROUDE 0.989 1.013 1.062 1.152 1.162 1.222 1.266 1.311 1.335
0.405 0.400 0.391 0.375 0.373 0.364 0.358 0.352 0.348
0.989 1.013 1.0621.152 1.162 1.222 1.266 1.311 1.335
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
1.600
NU
MER
O D
E FR
OU
DE
Y/B VS F
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 17
ALTURAS TIRANTE
HIDRAULICO (m) VELOCIDAD
(m/s)
H0 ,=, m 0.0244 0.534
H1 ,=, m 0.0238 0.547
H2 ,=, m 0.0231 0.564
H3 ,=, m 0.0218 0.597
H4 ,=, m 0.0213 0.611
H5 ,=, m 0.0210 0.620
H6 ,=, m 0.0207 0.629
H7 ,=, m 0.0202 0.645
H8 ,=, m 0.0200 0.651
Gráfica. Tirante vs velocidad (aguas abajo).Podemos observar como es el comportamiento del tirante según la
velocidad, analizando el grafico el tirante cada vez que disminuye su altura la velocidad va aumentado.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
VELOCIDAD (m/s) 0.534 0.547 0.564 0.597 0.611 0.620 0.629 0.645 0.651
TIRANTE (m) 0.024 0.023 0.023 0.021 0.021 0.021 0.020 0.020 0.020
0.0244 0.0238 0.0231 0.0218 0.0213 0.0210 0.0207 0.0202 0.0200
0.534 0.547 0.5640.597 0.611 0.620 0.629 0.645 0.651
0.0000
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
0.5000
0.6000
0.7000
0.8000
TIRANTE HIDRAULICO VS VELOCIDAD
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 18
GRAFICA DEL ENSAYO 2
DATOS DE INFORME N° 2
ALTURAS TIRANTE
HIDRAULICO (m) VELOCIDAD
(m/s)
H0 ,=, m 0.0305 0.427
H1 ,=, m 0.0291 0.447
H2 ,=, m 0.0284 0.458
H3 ,=, m 0.0271 0.480
H4 ,=, m 0.0266 0.490
H5 ,=, m 0.0259 0.503
H6 ,=, m 0.0257 0.507
H7 ,=, m 0.0253 0.515
H8 ,=, m 0.0251 0.519
Gráfica. Tirante vs velocidad (aguas abajo).Podemos observar como es el comportamiento del tirante según la
velocidad, analizando el grafico el tirante cada vez que disminuye su altura la velocidad va aumentado.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
VELOCIDAD (m/s) 0.427 0.447 0.458 0.480 0.490 0.503 0.507 0.515 0.519
TIRANTE (m) 0.030 0.029 0.028 0.027 0.026 0.025 0.025 0.025 0.025
0.0305 0.0291 0.0284 0.0271 0.0266 0.0259 0.0257 0.0253 0.0251
0.4270.447 0.458
0.480 0.490 0.503 0.507 0.515 0.519
0.0000
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
0.5000
0.6000
TIRANTE HIDRAULICO VS VELOCIDAD
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 19
GRAFICA DEL ENSAYO 3
DATOS DE INFORME N° 3
ALTURAS TIRANTE
HIDRAULICO (m) VELOCIDAD
(m/s)
H0 ,=, m 0.0259 0.503
H1 ,=, m 0.0256 0.509
H2 ,=, m 0.0250 0.521
H3 ,=, m 0.0240 0.543
H4 ,=, m 0.0239 0.545
H5 ,=, m 0.0233 0.559
H6 ,=, m 0.0229 0.569
H7 ,=, m 0.0225 0.579
H8 ,=, m 0.0223 0.584
Gráfica. Tirante vs velocidad (aguas abajo).Podemos observar como es el comportamiento del tirante según la
velocidad, analizando el grafico el tirante cada vez que disminuye su altura la velocidad va aumentado.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
VELOCIDAD (m/s) 0.503 0.509 0.521 0.543 0.545 0.559 0.569 0.579 0.584
TIRANTE (m) 0.025 0.025 0.025 0.024 0.023 0.023 0.022 0.022 0.022
0.0259 0.0256 0.0250 0.0240 0.0239 0.0233 0.0229 0.0225 0.0223
0.503 0.509 0.5210.543 0.545 0.559 0.569 0.579 0.584
0.0000
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
0.5000
0.6000
0.7000
TIRANTE HIDRAULICO VS VELOCIDAD
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 20
GRAFICA DEL ENSAYO 1
DATOS DE INFORME N° 1
ALTURAS TIRANTE
HIDRAULICO (m)
ENERGIA ESPECIFICA (m-
kg/kg)
H0 ,=, m 0.0244 0.0389
H1 ,=, m 0.0238 0.0391
H2 ,=, m 0.0231 0.0393
H3 ,=, m 0.0218 0.0400
H4 ,=, m 0.0213 0.0403
H5 ,=, m 0.0210 0.0406
H6 ,=, m 0.0207 0.0409
H7 ,=, m 0.0202 0.0414
H8 ,=, m 0.0200 0.0416
Gráfica. Energía vs Tirantes. Si analizamos el grafico (aguas abajo) Podemos observar como la energía se va
aumentada cuando el tirante va disminuyendo
1 2 3 4 5 6 7 8 9
TIRTANTE (m) 0.024 0.023 0.023 0.021 0.021 0.021 0.020 0.020 0.020
ENERGIA(m-kg/kg) 0.038 0.039 0.039 0.040 0.040 0.040 0.040 0.041 0.041
0.0000
0.0050
0.0100
0.0150
0.0200
0.0250
0.0300
0.0350
0.0400
0.0450
ENERGIA VS TIRANTE
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 21
GRAFICA DEL ENSAYO 2
DATOS DE INFORME N° 2
ALTURAS TIRANTE
HIDRAULICO (m)
ENERGIA ESPECIFICA (m-
kg/kg)
H0 ,=, m 0.0305 0.0398
H1 ,=, m 0.0291 0.0393
H2 ,=, m 0.0284 0.0391
H3 ,=, m 0.0271 0.0389
H4 ,=, m 0.0266 0.0388
H5 ,=, m 0.0259 0.0388
H6 ,=, m 0.0257 0.0388
H7 ,=, m 0.0253 0.0388
H8 ,=, m 0.0251 0.0388
Gráfica. Energía vs Tirantes. Si analizamos el grafico (aguas abajo) Podemos observar como la energía se va
aumentada cuando el tirante va disminuyendo
1 2 3 4 5 6 7 8 9
TIRTANTE (m) 0.030 0.029 0.028 0.027 0.026 0.025 0.025 0.025 0.025
ENERGIA(m-kg/kg) 0.039 0.039 0.039 0.038 0.038 0.038 0.038 0.038 0.038
0.0000
0.0050
0.0100
0.0150
0.0200
0.0250
0.0300
0.0350
0.0400
0.0450
ENERGIA VS TIRANTE
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 22
GRAFICA DEL ENSAYO 3
DATOS DE INFORME N° 3
ALTURAS TIRANTE
HIDRAULICO (m)
ENERGIA ESPECIFICA (m-
kg/kg)
H0 ,=, m 0.0259 0.0388
H1 ,=, m 0.0256 0.0388
H2 ,=, m 0.0250 0.0388
H3 ,=, m 0.0240 0.0390
H4 ,=, m 0.0239 0.0390
H5 ,=, m 0.0233 0.0392
H6 ,=, m 0.0229 0.0394
H7 ,=, m 0.0225 0.0396
H8 ,=, m 0.0223 0.0397
Gráfica. Energía vs Tirantes. Si analizamos el grafico (aguas abajo) Podemos observar como la energía se va
aumentada cuando el tirante va disminuyendo
1 2 3 4 5 6 7 8 9
TIRTANTE (m) 0.025 0.025 0.025 0.024 0.023 0.023 0.022 0.022 0.022
ENERGIA(m-kg/kg) 0.038 0.038 0.038 0.039 0.039 0.039 0.039 0.039 0.039
0.0000
0.0050
0.0100
0.0150
0.0200
0.0250
0.0300
0.0350
0.0400
0.0450
ENERGIA VS TIRANTE
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 23
Calculo del tirante crítico
Q: caudal
g: aceleración de la gravedad
b: ancho de la solera
ENSAYO 1 DATOS Q ,=, L/h 3000
b ,=, cm 6.4 ENSAYO 2
DATOS Q ,=, L/h 4000
b ,=, cm 6.4 ENSAYO 3
DATOS Q ,=, L/h 4000
b ,=, cm 6.4
√𝑄2
𝑔 ∗ 𝑏2
3
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 24
_ SE PROMEDIO LOS TIRANTES DE CADA EN SAYO
TIRANTE CRITICO
TIRANT PROMOMEDIO
TIRRANTE NORMAL (yn)
TIRANTE CRITICO(Yc)
Y1 ,=, m 0.022 0.026
Y2 ,=, m 0.027 0.031
Y3 ,=, m 0.024 0.031
INTERPRETACION
_observamos en la graficas que el tirante normal es menor que el tirante critico
_ El tirante crítico esta por encima del tirante normal en los tres ensayos realizado
1 2 3
TIRANTE NORMAL 0.022 0.027 0.024
TIRANTE CRITICO 0.026 0.031 0.031
0.000
0.005
0.010
0.015
0.020
0.025
0.030
0.035
TIR
AN
TE N
OR
MA
L Y
CR
ITIC
O E
N (
m) TIRANTE NORMAL VS TIRANTE CRITICO
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 25
10. CONCLUSIONES
Mediante el análisis de los datos de las tablas adjuntas se ve claramente que los valores obtenidos
experimentalmente no fueron los esperados porque teóricamente la rugosidad debería ser la misma
para diferentes caudales y pendientes.
Se puede afirmar que no se puede obtener un coeficiente “n” constante debido a los diversos errores
humanos que se comenten en la medición. Un resultado óptimo hubiese sido si en la gráfica de Caudal
vs Rugosidad, la línea que une los puntos fuese paralela al eje de los caudales.
Dando respuesta a nuestros objetivos planteados determinamos lo siguiente:
La relación de Tirante hidráulico y distancia, analizando la gráfica podemos darnos cuenta
que a medida que la distancia aumenta el tirante disminuye
Y/B vs Fr (aguas abajo). Analizando la gráfica podemos darnos cuenta de que a medida de
que el número de Froude aumenta la relación tirante- base va decreciendo progresivamente
Tirante vs velocidad (aguas abajo).Podemos observar como es el comportamiento del tirante
según la velocidad, analizando el grafico el tirante cada vez que disminuye su altura la
velocidad va aumentado.
Energía vs Tirantes. Si analizamos el grafico (aguas abajo) Podemos observar como la
energía se va aumentada cuando el tirante va disminuyendo
11. RECOMENDACIONES
Se recomienda evitar en lo posible los diferentes factores que nos pueden llevar a cometer errores en los
resultados, éstos son:
Factor humano, ya que posiblemente hayamos cometido errores al momento de medir los tirantes con
el vernier.
Errores procedentes del material y maquinaria utilizada, tal como la calibración de la máquina.
12. REFERENCIAS:
Máximo villon. Hidráulica de canales. Lima, peru, 2008. Paginas 62- 71 Ven te chow. Hidráulica de canales abiertos
ANEXOS:
MECÁNICA DE FLUIDOS II FLUJO UNIFORME
pág. 26
Nivelando y tomando las
alturas de lámina de agua en
cada una de ellas
Identificaremos el comportamiento del flujo a lo largo del
canal