UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

Tema:COEFICIENTES DE RESISTENCIA AL FLUJO

CURSO: HIDRÁULICA

INTEGRANTES:

NAUPARI ASENCIOS, JOEL RIVERA MENDOZA, CARLOS CARDENAS, CESAR

CICLO: 2013 – II

I. OBJETIVOS

Determinar el coeficiente de rugosidad “n” y “C” a través de las ecuaciones de Manning y Chezy para un canal en condiciones de laboratorio y en un canal en condiciones reales.

II. EQUIPOS Y MATERIALES

Regla graduada Cronometro Modelo de canal con pendiente variable Correntómetro Libreta de notas

III. PROCEDIMIENTO

1. Fijar la pendiente del canal.

2. Registrar características geométricas del canal.

3. Medir velocidad del flujo.

4. Repetir procedimiento N° 1 variando pendientes desde 0.5 a 5 % y

registrar para cada caso las características hidráulicas del canal.

IV. DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO

Consideraciones previas.

Fórmula de Manning: V=∅nR23 S

12

Fórmula de Chezy: V=C R12 S

12

Pruebas S (%) Y (m) Vprom (m/s)1 0.5 0.135 1.1792 1 0.115 1.4563 1.5 0.108 1.63984 2 0.098 1.74445 2.5 0.1 1.8286 3 0.095 1.8597 3.5 0.1 1.968 4 0.09 2.0129 4.5 0.086 2.079

10 5 0.0845 2.147

V. RESULTADOS

n prom 0.01250C prom 50.305

Pruebas S (%) Y (m) Vprom (m/s) Área (m2) Perímetro (m) Radio Hidráulico (m) n c1 0.005 0.135 1.179 0.0338 0.520 0.0649 0.00969 65.4482 0.01 0.115 1.456 0.0288 0.480 0.0599 0.01051 59.4933 0.015 0.108 1.6398 0.0270 0.466 0.0579 0.01118 55.6234 0.02 0.098 1.7444 0.0245 0.446 0.0549 0.01172 52.6285 0.025 0.1 1.828 0.0250 0.450 0.0556 0.01259 49.0506 0.03 0.095 1.859 0.0238 0.440 0.0540 0.01331 46.1977 0.035 0.1 1.96 0.0250 0.450 0.0556 0.01390 44.4498 0.04 0.09 2.012 0.0225 0.430 0.0523 0.01391 43.9799 0.045 0.086 2.079 0.0215 0.422 0.0509 0.01402 43.420

10 0.05 0.0845 2.147 0.0211 0.419 0.0504 0.01421 42.762

Calculando el “coeficiente de rugosidad equivalente” teórico.

- Según el libro “Hidráulica de canales abiertos” – Ven Te Chow

TIPO DE CANAL Valor de “n”Superficie lisa de acero pintado 0.013Vidrio 0.010

- Horton – Einstein

neq=[ Pac . nac1.5+Pvid . nvid1.5P ]23

- Considerando el Perímetro mojado y el coeficiente de rugosidad del acero constante para cada prueba, podemos calcular el Coeficiente de rugosidad equivalente teórico.

Pm (acero) 0.25 mn (acero) 0.013n (vidrio) 0.010

Pruebas Y (m) Pm (vidrio) Pm (total) n n

(equivalente teórico)

(equivalente experimental)

1 0.135 0.270 0.52 0.01149 0.00972 0.115 0.230 0.48 0.01161 0.01053 0.108 0.216 0.466 0.01166 0.01124 0.098 0.196 0.446 0.01173 0.01175 0.100 0.200 0.450 0.01171 0.01266 0.095 0.190 0.440 0.01175 0.01337 0.100 0.200 0.450 0.01171 0.01398 0.090 0.180 0.430 0.01179 0.01399 0.086 0.172 0.422 0.01182 0.0140

10 0.0845 0.169 0.419 0.01184 0.0142

n prom teo 0.01171n prom exp 0.01250

VI. DISCUSIONES

Respecto al canal del laboratorio, que está compuesto por dos materiales diferentes: “vidrio” para las paredes y “metal” para el fondo del canal, el “n” que se obtuvo en el experimento es un “n” equivalente a estos dos materiales sin embargo se está considerando como si ambos materiales tengan la misma rugosidad esto debido a que, como ha sido diseñados para condiciones de laboratorio ambos materiales presentan coeficientes de rugosidad casi iguales.

Tengamos en cuenta que la idea de calcular las rugosidades es en base a las formulas propuestas por Manning y Chezy, estas fórmulas relacionan y consideran un valor para la rugosidad por donde circula el agua, esto quiere decir que la rugosidad del elemento influirá en el libre desplazamiento de esta. Por ello en este caso trataremos de calcular los valores de rugosidad considerando las variables de velocidad, tirante y pendiente; calculados con instrumentos del laboratorio y estos resultados no necesariamente coincidirán con los propuestos en los libros porque deberíamos contar con más número de pruebas, pero sí estarán cercanos los valores propuestos.

VII. CONCLUSIONES

Determinar los valores del coeficiente de rugosidad es de suma importancia, ya que nos permite saber hacer caculos de diseño de flujo para un caudal determinado.

Del cuadro de datos, nos percatamos que a medida que la pendiente incrementa, también lo hace el valor de la velocidad. Asimismo el área, perímetro y el radio hidráulico, disminuyen su valor, ya que estos están en función del tirante, que también va disminuyendo a medida que aumenta la pendiente.

Otra conclusión que se llega : es que a medida que aumenta el valor de “n” mayor es la rugosidad que presenta dicho material , dicho de otra forma , a mayor “n” mayor será la resistencia que ofrezca un determinado material a un flujo de agua . o viceversa, a menor “n” menor será la resistencia que se oponga a dicho movimiento de agua.

Con respecto al coeficiente de Chezy “c” ocurre todo lo contrario, es decir, a mayor valor de “c” menor será la rugosidad o la resistencia que ofrezca un material al paso o flujo de agua, esto se comprobó determinado la velocidad del canal de laboratorio con los valores de “n” y “c” obtenidos.