LABORATORIO DE HIDRAULICA DE CANALES

6. INFORME

COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNINGANGE VANESSA GUARNIZO CÁRDENAS

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA.

KM 7 AUTOPISTA A PIEDECUESTA, FLORIDABLANCA-COLOMBIA

I. INTRODUCCIÓN

El uso de los recursos hidráulicos ha jugado un papel preponderante en el desarrollo de las sociedades; tan es así, que las grandes civilizaciones han florecido a las orillas de los grandes ríos. En la Ingeniería moderna, los proyectos para cubrir las demandas de agua, requieren de estudios hidrológicos e hidráulicos, donde la determinación del caudal es una necesidad. El caudal se puede medir directamente o estimar mediante procedimientos indirectos. Uno de los métodos más conocidos y de aplicación universal para estimar el caudal es LA ECUACIÓN DE MANNING, la cual se fundamenta en los parámetros de la sección hidráulica de la estructura de conducción y en la rugosidad de dicha sección. Los parámetros hidráulicos del cauce son el área, el perímetro mojado, el radio hidráulico y la pendiente hidráulica, cuyos valores son fáciles de determinar una vez que se ha definido el tipo de sección y la diferencia de nivel que ay que vencer en el transporte (pendiente). De ese modo, el parámetro que aún debe ser estimado es el coeficiente de rugosidad "n", y es el más difícil de establecer. En este trabajo se utilizan las funciones de distribución de velocidades de grandes ríos de Venezuela calculadas mediante los aforos realizados por la Dirección de Hidrología del Ministerio del Ambiente de los Recursos Naturales Renovables (MARNR) para estimar el valor de “n”.

II. PROCEDIMIENTO Encender el sistema de bombeo.

Abrir la válvula de compuerta que regula el caudal en el canal.

Registrar el ancho y la longitud del canal entre apoyos.

Con ayuda del gato hidráulico fijar una pendiente suave y registrarla.

Luego de estabilizado el flujo, registrar el tirante del agua en tres secciones del canal y el caudal.

Determinar el coeficiente de rugosidad de Manning para nuestro canal, y compararlo con los valores que corresponde en las tablas acorde al material.

III. CALCULOS

En la siguiente tabla, se observan los valores obtenidos en las cinco diferentes prácticas que se llevaron a cabo en el laboratorio.

# Q A VAltura 1

Altura 2

L. Horizonta

l

H(altura de agua)

10,00

30,00

30,1 1,308 1,008 2,26 0,0115

20,00

60,00

50,14

1,308 1,008 2,26 0,0181

30,01

10,00

80,21

1,308 1,008 2,26 0,0274

40,01

20,00

70,23

1,069 1,039 2,26 0,0234

50,01

20,00

60,23

1,143 1,042 2,2577 0,0196

Por medio del uso de las fórmulas vistas, halla valores del perímetro mojado, área y pendientes; Y dejar una fórmula expresada para poder hallar el valor de N. A continuación veremos el proceso nombrado anteriormente.

A=B∗H

C=R

( 16)

N

V=C √R∗I 0

Q=V∗A

Q=C √R∗I 0∗A

Q= 1N

∗R16∗√R∗I 0∗A

N=R23∗I O

12∗A

Q

Por medio de está formula final, obtenemos un valor de N experimental, el cual se verá en la siguiente tabla:

# Q A V P R PENDIENTE

1 0,003 0,003

0,1 0,32 0,01 0,13783186

2 0,006 0,005

0,1 0,34 0,02 0,14075221

3 0,011 0,008

0,2 0,35 0,02 0,14486726

4 0,012 0,007

0,2 0,35 0,02 0,14342934

5 0,012 0,006

0,2 0,4 0,01 0,05341719

Se calcula un valor promedio de las rugosidades obtenidas, y luego se compara con el valor teórico y se calcula el error.

Npromedio :0,02098682+0,02151494+… ..0 ,01899545

5

Npromedio=0,021623

Porcentaje error%=0,021623−0,020,02

∗100%=8,11%

IV. CONCLUSIONES

Considerando que la ecuación de Manning es uno de los métodos de estimación de flujos más conocidos y de aplicación universal, se puede concluir que el modelo encontrado para determinar "n", es útil y de fácil aplicación.

Se obtuvo un coeficiente de rugosidad para cada caudal y a estos se le calculó un porcentaje de error promedio, el porcentaje de error obtenido es de 8,11%.

Se observa que a medida que la altura se va reduciendo al incrementar la pendiente, por lo tanto se obtiene un incremento en la velocidad cuando la altura es menor, ósea, la altura y la velocidad, en la ecuación de Maninng son inversamente proporcionales.

V. BIBLIOGRAFIA

White, F.M. 2004. Mecánica de Fluidos. (5a ed.). McGraw-Hill. Madrid, España

Guías de laboratorio de hidráulica aplicada de la universidad industrial de Santander, por el profesor ADRIÁN DAVID RODRÍGUEZ SUÁREZ.

Revista Escuela colombiana de ingeniería "La instrumentación en la operación y seguridad de las presas"1995FONCECA HERRERA, Néstor Enrique.