Aforo De Un Canal

PRÁCTICA No 1

“AFORO DE UN CANAL”

Objetivo.
El alumno determinará la cantidad de fluido que pasa por la sección transversal de un canal utilizando diferentes métodos.

Consideraciones teóricas.
El ingeniero civil, en diferentes ocasiones tiene la necesidad de cuantificar el agua que está pasando por un lugar determinado. Por ejemplo, el gasto o caudal que podemosaprovechar para el abastecimiento de agua que brota de un manantial, la cantidad de agua que pasa en un río de grandes dimensiones o cuantificar la cantidad desalojada del líquido ya sea por el sistema de alcantarillado en un canal que conduce aguas negras. De esta manera el profesional aplicará algún método de aforo.

Un canal es una estructura que sirve para conducir un líquido de unlugar a otro por efecto exclusivo de la acción de la gravedad. Otra definición puede ser: cualquier conducto que permita una superficie libre para el líquido. Un tubo, que está cerrado físicamente, transporta el líquido que se desplaza en su interior y éste se encuentra sometido únicamente a la presión atmosférica por lo que recibirá el nombre de conducto cerrado que trabaja como un canal que puedetrabajar parcialmente lleno o a tubo lleno.

La diferencia que existe entre un canal y una tubería descansa en que los canales trabajan a la presión atmosférica existente en el lugar y las tuberías trabajan a una presión que puede ser entregada por un equipo de bombeo.

Los elementos hidráulicos que se utilizan para el cálculo del gasto son, el tirante del flujo que es la distanciamedida perpendicularmente desde el fondo hasta la superficie libre del agua y que por lo general se le asigna la letra Y.

El tirante hidráulico se define como [pic] y es igual al cociente entre [pic] y [pic] donde[pic] es el ancho de la superficie libre del agua. Para un canal rectangular [pic] donde [pic] es el ancho de la plantilla del canal. Cabe señalar que con una simple operaciónse puede establecer que [pic] es igual a Y en un canal de forma rectangular. Veamos:
[pic]----------1

Donde [pic] para un canal rectangular es igual a [pic] entonces la ecuación toma la forma:
[pic]
Y, como:[pic]

Finalmente queda:
[pic]
Otros elementos importantes son; el área hidráulica, perpendicular a la dirección del movimiento del flujo queidentifica con la letra [pic]; El perímetro mojado [pic] que es la longitud de la superficie sólida del canal en contacto con el líquido; la pendiente de la plantilla del canal [pic].

El Radio Hidráulico, representado con [pic], y se define como.
[pic]----------2

Obsérvese que para un conducto cuya sección transversal de forma circular trabajando a tubo lleno, el áreahidráulica es:
[pic]----------3
Y, además:
[pic]----------4

Sustituyendo las ecuaciones 3 y 4 en la ecuación 2 nos queda de la siguiente forma:
[pic]------------5

Las fórmulas que nos auxiliarán en la determinación del gasto, en esta primera práctica, son las siguientes:
[pic]----------6

Que representa el Principio de ContinuidadDonde:
[pic] es el gasto en m3/s o en l/s
[pic] es la velocidad en m/s
[pic] es el área hidráulica en m2.
Por otro lado, tenemos la ecuación de Manning:

[pic]----------7
Donde:
[pic] es la velocidad media en m/s.
[pic] es el coeficiente de rugosidad de Manning que para fines de estas prácticas tomará el valor de 0.01.
[pic]es el radiohidráulico, en m.
[pic]es la pendiente de la plantilla del canal, adimensional determinada con [pic].
Donde:
[pic] es la diferencia de altura entre dos puntos.
[pic] es la longitud entre los dos puntos que se toman como referencia.
Si de la fórmula 6 despejamos la velocidad e igualamos con la ecuación 7 nos queda:
[pic]----------8
De la expresión 8...