8/17/2019 Práctica 02. Obras Hidráulicas. Vertedor de Canal lateral
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a Alumno
Bazan Olaya Juan Manuel
b Grupo: 07
c Profesor:
José de J Rivas Carpio
d Fecha y hora de realización
Martes 27 de Octubre de 2015
Hora: 10:00 a 11:30
Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Ingeniería
Práctica 02:
Vertedor de Canal Lateral
LABORATORIO DEHIDRÁULICA
8/17/2019 Práctica 02. Obras Hidráulicas. Vertedor de Canal lateral
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Laboratorio de HidráulicaAsignatura: Obras Hidráulicas PRÁCTICA 02: Vertedor de canal lateral OBJETIVO
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-11
n 0.013
k1 0.58
k2 0.50
b1 [m] 0.140
S01 0.0065Δx1 [m] 0.188
L0-1 [m] 0.404
L1-6 [m] 0.940
Tabla 2.0 Cararísticas geométricas de la sección transversal ylongitduinal de la obra de excedencias
Corte LongitudinalSección transversalParámetros
I. OBJETIVO
Analizar el funcionamiento hidráulico de una obra de excedencias con vertedor de canal
lateral.
A. Resultados
Para la elaboración del informe de la práctica se realizó la medición de los niveles y
tirantes correspondientes en la obra de excedencias, junto con el nivel de cresta (Nc) y e
nivel de superficie libre del agua en el vertedor. A continuación se presenta en la Tabla 1.0
los resultados obtenidos.
Tabla 1.0. Registro de niveles y tirantes en la obra de excedencias.
SecciónNf Ns y= Ns-Nf Nc N A
[m] [m] [m] [m] [m]
1 0.3805 0.5095 0.1290
0.1863 0.3729
2 0.3791 0.5148 0.1357
3 0.3775 0.5149 0.1374
4 0.3760 0.5105 0.1345
5 0.3744 0.5114 0.1370
6 0.3735 0.5038 0.1303
B. Características geométricas de la obra de excedencias
b1 L 1-6
k1 k2
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MEMORÍA DE CÁLCULO
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-12
II. MEMORIA DE CÁLCULO
1. Obtener el gasto Q 6, en m³/s, en el vertedor triangular:
Con los valores de Nc y NA, se obtiene la carga sobre la cresta del vertedor, por lo tanto, con los
datos de la Tabla 1.0
El gasto en el vertedor, sustituyendo, resulta:
2. Calcular el gasto unitario q, en el canal lateral en m³/s/m:
[ ]
[ ]
3.
Calcular el gasto, en m³/s, para las secciones 6 a 1 en el canal. Para la sección 5, se tiene:
[ ]
Se presenta en la Tabla 3.0, los resultados de los gastos para cada sección.
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MEMORÍA DE CÁLCULO
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-13
Parámetro Expresión
-
-
-
0.013
0.188 [m]
Tabla 4.0 Expresiones para el cálculo de tirantes con el método numérico
Pendiente de fricción
Área hidráulica, en m²
Radio hidráulico, en m
Distancia entre secciones de análisis
Perímetro mojado, en m
Diferencia de velocidades, en m/s
Diferencia de gastos, en m³/S
Coeficiente de rugosidad
Incremento de tirante , en [m]
Sección inicial de análisis
Sección final de análisis
Velocidad media, en m/s
Descripción
A
( )
4.
Determinar el tirante, en metros, de 5 secciones, a una distancia Δ x1, en el canal
colector. Con el método de integración numérica de la ecuación dinámica de flujo
espacialmente variado de gasto creciente. Figura 3, a partir del tirante y6 medido.
Ecuación dinámica del flujo espacialmente variado: Expresión del método numérico de solución
( ) [ ] Los parámetros que intervienen en la expresión del método numérico son:
Sección
6 0.0123
5 0.0106
4 0.0089
3 0.00712 0.0054
1 0.0037
Tabla 3.0 Gastos para l as s ecciones 6 a 1, en el canal
Gasto Q [m³/s]
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MEMORÍA DE CÁLCULO
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-14
CÁLCULO DEL TIRANTE EN LA SECCIÓN 5
Cálculo de las características hidráulicas: área hidráulica, perímetro mojado, velocidad,
radio hidráulico y pendiente de fricción en la sección 6, a partir del tirante obtenido.
Sección 6
Tirante
Área hidráulica Perímetro mojado
√ √ Velocidad
[
]
Radio hidráulico
Pendiente de fricción
[
]
Sección de análisis: Sección 5
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MEMORÍA DE CÁLCULO
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-15
Sección de análisis: Sección 5
+
Cálculo de las características hidráulicas: área hidráulica, perímetro mojado, velocidad,
radio hidráulico y pendiente de fricción en la sección 5, a partir del tirante obtenido.
PRIMERA ITERACIÓN
Sección 5
Tirante
Área hidráulica Perímetro mojado
√ √
Velocidad
[ ]
Radio hidráulico
Pendiente de fricción
[ ]
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MEMORÍA DE CÁLCULO
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-16
Diferencia de gastos ΔQ, en m³/s, Diferencia de velocidades ΔV, en m/s y Δy’, en m.
[ ] [ ]
[ ][ ][ ] [ ]
| | Como SEGUNDA ITERACIÓN
Sección 5
Tirante + Área hidráulica
Perímetro mojado
√ √
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MEMORÍA DE CÁLCULO
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-17
Velocidad
[ ]
Radio hidráulico
Pendiente de fricción
[ ]
Diferencia de gastos ΔQ, en m³/s, Diferencia de velocidades ΔV, en m/s y Δy’, en m.
[
] [
]
[ ][ ][ ] [
] || Como
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MEMORÍA DE CÁLCULO
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-18
TERCERA ITERACIÓN
Sección 5
Tirante
+ Área hidráulica Perímetro mojado
√ √ Velocidad
[ ]
Radio hidráulico
Pendiente de fricción
[ ]
Diferencia de gastos ΔQ, en m³/s, Diferencia de velocidades ΔV, en m/s y Δy’, en m.
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MEMORÍA DE CÁLCULO
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-19
[ ] [ ]
[ ]
[
][
] [
]
|| Como
CUARTA ITERACIÓN
Sección 5
Tirante
+
Área hidráulica Perímetro mojado
√ √ Velocidad [
]
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MEMORÍA DE CÁLCULO
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-110
Radio hidráulico
Pendiente de fricción
[ ]
Diferencia de gastos ΔQ, en m³/s, Diferencia de velocidades ΔV, en m/s y Δy’, en m.
[ ] [ ]
[ ][ ][ ] [ ]
|| [m]Como El tirante en la sección 5, resulta de:
Análogamente, se realizan los cálculos de la sección 5 hasta la sección 1. A continuación se
presentan los cálculos del método numérico en la Tabla 5.0 y los resultados de los tirantes
finales en la Tabla 6.0.
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MEMORÍA DE CÁLCULO
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-1
c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c12
Q Δy'prop y A P V Rh Sf ΔQ ΔV Δy' Δ
m³/s m m m² m m/S m m³/s m/s m m
6 0.012308 0.13030 0.027410169 0.436310236 0.449035 0.062823 0.0013640.010586 0.003000 0.13208 0.027911 0.440354 0.379293 0.063383 0.000962 0.001722 0.069742 0.005793 00.010586 0.005793 0.13487 0.028705 0.446705 0.368806 0.064259 0.000893 0.001722 0.080228 0.006120 00.010586 0.006120 0.13520 0.028798 0.447449 0.367609 0.064361 0.000885 0.001722 0.081426 0.006157 00.010586 0.006157 0.13523 0.028809 0.447532 0.367475 0.064372 0.000885 0.001722 0.081560 0.006161 00.010586 0.006161 0.13524 0 .028810 0 .447542 0.367460 0 .064373 0 .000884 0 .001722 0 .081575 0.006161 00.008865 0.003000 0.13702 0.029320 0.451585 0.302344 0.064927 0.000592 0.001722 0.065115 0.004386 00.008865 0.004386 0.13840 0.029720 0.454736 0.298274 0.065357 0.000571 0.001722 0.069186 0.004484 00.008865 0.004484 0.13850 0.029749 0.454959 0.297989 0.065387 0.000570 0.001722 0.069470 0.004491 00.008865 0.004491 0.13851 0.029751 0.454975 0.297970 0.065390 0.000570 0.001722 0.069490 0.004491 00.008865 0.004491 0.13851 0 .029751 0 .454976 0.297968 0 .065390 0 .000570 0 .001722 0 .069491 0.004491 00.007143 0.003000 0.14029 0.030267 0.459019 0.236000 0.065939 0.000353 0.001722 0.061968 0.003336 00.007143 0.003336 0.14062 0.030365 0.459784 0.235238 0.066043 0.000350 0.001722 0.062730 0.003350 00.007143 0.003350 0.14064 0.030369 0.459814 0.235208 0.066047 0.000350 0.001722 0.062761 0.003350 00.007143 0.003350 0.14064 0.030370 0.459816 0.235206 0.066047 0.000350 0.001722 0.062762 0.003350 00.007143 0.003350 0.14064 0 .030370 0 .459816 0.235206 0 .066047 0 .000350 0 .001722 0 .062762 0.003350 00.005421 0.003000 0.14241 0.030890 0.463859 0.175507 0.066594 0.000193 0.001722 0.059700 0.002479 00.005421 0.002479 0.14189 0.030737 0.462674 0.176380 0.066434 0.000195 0.001722 0.058826 0.002468 00.005421 0.002468 0.14188 0.030734 0.462650 0.176397 0.066431 0.000195 0.001722 0.058809 0.002468 00.005421 0.002468 0.14188 0.030734 0.462650 0.176398 0.066431 0.000195 0.001722 0.058808 0.002468 00.005421 0.002468 0.14188 0 .030734 0 .462650 0.176398 0 .066431 0 .000195 0 .001722 0 .058808 0.002468 00.003700 0.003000 0.14366 0.031257 0.466693 0.118365 0.066976 0.000087 0.001722 0.058033 0.001734 00.003700 0.001734 0.14239 0.030884 0.463815 0.119794 0.066588 0.000090 0.001722 0.056604 0.001725 00.003700 0.001725 0.14239 0.030882 0.463794 0.119804 0.066585 0.000090 0.001722 0.056594 0.001725 00.003700 0.001725 0.14239 0.030882 0.463794 0.119804 0.066585 0.000090 0.001722 0.056594 0.001725 00.003700 0.001725 0.14239 0 .030882 0 .463794 0.119804 0 .066585 0 .000090 0 .001722 0 .056594 0.001725 0
4
3
2
1
Ecuación
Dinámica
5
uación
ección
+ ( )
A
TIRANTE y
X Y [m]
1 0.000 1.000 0.14239
2 0.188 0.999 0.14188
3 0.376 0.998 0.14064
4 0.564 0.996 0.13851
5 0.752 0.995 0.13524
6 0.940 0.994 0.13030
SECCIÓN COORDENADAS
Tabla 6.0 Tirantes en cada sección del canal lateral
8/17/2019 Práctica 02. Obras Hidráulicas. Vertedor de Canal lateral
13/17
MEMORÍA DE CÁLCULO
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-112
5.
Dibujar en una hoja milimétrica un plano a escala con las siguientes características:
a.
De color negro, la plantilla del canal (Tabla 7.0).
b. De color azul, la superficie libre del agua medida-.
c. De color verde la superficie libre del agua calculada.
Considere para su plano las coordenadas de la siguiente tabla.
Tabla 7.0 Coordenadas de la plantilla del modelo
Sección X Y
1 0.000 1.000
2 0.188 0.999
3 0.376 0.998
4 0.564 0.996
5 0.752 0.995
6 0.940 0.994
El plano correspondiente se encuentra en el Plano 01, ubicado en la sección de Anexos, de
esta práctica.
8/17/2019 Práctica 02. Obras Hidráulicas. Vertedor de Canal lateral
14/17
ANEXOS
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-113
Primeramente, podemos analizar el porcentaje de error que tienen los resultados
calculados con los resultados obtenidos en la práctica, para ello, se realiza la Tabla
8.0, en la cual podemos llegar que el análisis no excede del 10% , que se puede
llegar a considerar muy bueno.
En la sección 6 del canal colector, aguas abajo se encuentra un escalón, el cual
provoca que exista un remanso y que el perfil tienda a tener un aspecto de
parábola inicialmente creciente, desde esta sección 6, y decreciente al final
(sección 1). Comparándolo con nuestros cálculos, el perfil no presenta este
comportamiento, esto se debe a que existe el escalón provocando el fenómeno de
remanso.
BIBLIOGRAFÍA
LEÓN, Vizcaino L.F. “Notas sobre el diseño hidráulico de vertedores de canal
lateral”. Facultad de Ingeniería, UNAM.
SOTELO, Avila G. “Apuntes de hidráulica II. Capítulo VIII. Diseño hidráulico de
obras”. México. Facultad de Ingeniería, UNAM. 1994.
Práctica 02. “Vertedor de canal lateral”. Laboratorio de hidráulica, Facultad de
Ingeniería, UNAM. 2015.
“Método numérico propuesto para resolver la ecuación dinámica de flujo
espacialmente variado”. Laboratorio de hidráulica, Facultad de Ingeniería, UNAM.2015
1 0.1424 0.1290
2 0.1419 0.1357
3 0.1406 0.1374
4 0.1385 0.1345
5 0.1352 0.1370
6 0.1303 0.1303
Tabla 8.0. Análisis de resultados teóricos con los medidos
9.41
4.37
2.28
2.89
1.33
0.00
T I R A N T E S [m] Porcentaje de
error
Calculados Medidos
S E
C C I Ó N
*100
8/17/2019 Práctica 02. Obras Hidráulicas. Vertedor de Canal lateral
15/17
ANEXOS
Práctica 02. Vertedor de canal lateral. Laboratorio de hidráulica, UNAM. Semestre 2016-114
ANEXOS:
Plano a escala 1:5, en hoja milimétrica.
8/17/2019 Práctica 02. Obras Hidráulicas. Vertedor de Canal lateral
16/17
0
0 . 0 5
0 .1 0
0 .1 5
0 .2 0
0 .2 5
0 . 3 0
0 . 3 5
0 . 4 0
0 . 4 5 0
. 5 0 m
0 . 5 0 0
- 0 . 4 0 0
- 0 . 3 0 0
- 0
.2 0 0
- 0 .1 0 0
0 . 0 0 0
0 .1 0 0
0 .2 0 0
0 . 3 0 0
0 . 4 0 0
0 . 5 0 0
0 . 6 0 0
0 . 7 0 0
0 . 8 0 0
0 . 9 0 0
0 . 6 0 0
0 . 7 0 0
0 . 8 0 0
1 . 0 0 0
1 .1 0 0
1 .2 0 0
1 . 3 0 0
1 . 4 0 0
1 . 5 0 0
P r á c t i c a 0 2 .
V e r t e d or d e c an al l a t e r al
E l a b or ó :
J UA N MA N UE L B A Z A N OL A Y A
E s c al a: F e c h a:
S L A M e d i d a
S L A C al c ul a d a
P l an t i l a d e c an
al
1 : 5
3 0 / 1 0 / 2 0 1 5
C O OR DE NA DA S
S E C CI Ó N
X
Y
1 2 3 4 5 6
0 . 0 0 0
1 . 0 0 0
0 .1 8 8
0 . 9 9 9
0 . 3 7 6
0 . 9 9 8
0 . 5 6 4
0 . 0 0 6
0 . 7 5 2
0 . 9 9 5
0 . 9 4 0
0 . 9 9 4
P L A N O
P - 0 1
1
2
3
4
5
6
C r e s t a d e
C i m a c i o
8/17/2019 Práctica 02. Obras Hidráulicas. Vertedor de Canal lateral
17/17
0
0 . 0 5
0 .1 0
0 .1 5
0 .2 0
0 .2 5
0 . 3 0
0 . 3 5
0 . 4 0
0 . 4 5 0
. 5 0 m
0 . 5 0 0
- 0 . 4 0 0
- 0 . 3 0 0
- 0
.2 0 0
- 0 .1 0 0
0 . 0 0 0
0 .1 0 0
0 .2 0 0
0 . 3 0 0
0 . 4 0 0
0 . 5 0 0
0 . 6 0 0
0 . 7 0 0
0 . 8 0 0
0 . 9 0 0
0 . 6 0 0
0 . 7 0 0
0 . 8 0 0
1 . 0 0 0
1 .1 0 0
1 .2 0 0
1 . 3 0 0
1 . 4 0 0
1 . 5 0 0
P r á c t i c a 0 2 .
V e r t e d or d e c an al l a t e r al
E l a b or ó :
J UA N MA N UE L B A Z A N OL A Y A
E s c al a: F e c h a:
S L A M e d i d a
S L A C al c ul a d a
P l an t i l a d e c an
al
1 : 5
3 0 / 1 0 / 2 0 1 5
C O OR DE NA DA S
S E C CI Ó N
X
Y
1 2 3 4 5 6
0 . 0 0 0
1 . 0 0 0
0 .1 8 8
0 . 9 9 9
0 . 3 7 6
0 . 9 9 8
0 . 5 6 4
0 . 0 0 6
0 . 7 5 2
0 . 9 9 5
0 . 9 4 0
0 . 9 9 4
P L A N O
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1
2
3
4
5
6
C r e s t a d e
C i m a c i o
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