Laboratorio de hidraulica

Hidráulica, Pontificia Universidad Javeriana de Cali, Agosto 31 de 2012

Práctica 2. Estudio del Coeficiente de Fricción en Canales
Juan Camilo Aragón1, Juan Sebastián Lozano1, Esteban Marín1
1 Estudiante Hidráulica, Pontificia Universidad Javeriana de Cali
1. RESUMEN
En esta práctica se estudia el coeficiente de fricción en canales abiertos no erodables bajo flujo uniforme, a partirde la ecuación de Chezy como referencia para obtener el coeficiente de Chezy (C). Luego de obtener el coeficiente se procede a calcular el coeficiente de rugosidad por las diferentes expresiones Kutter-Ganguilliet, Kutter, Manning, Bazin y logarítmica; estas expresiones tienen relación con el radio hidráulico y la pendiente del canal. El análisis del coeficiente de rugosidad se realiza a partir dela expresión logarítmica con la que se obtiene un valor de rugosidad absoluta del canal y la rugosidad real del material del canal.

2. INDTRODUCCIÓN
Se trabajara con un flujo en el cual la superficie del líquido se encuentra en contacto con la atmosfera; esto se le llamará flujo libre. Importante considerar que este flujo podrá ser uniforme o variado; acelerado o retardado.
La práctica sedesarrollo con un flujo libre, el cual presenta características de uniforme, ya que su profundidad de la lamina es constante a lo largo del canal, además la línea de energía, el fondo del canal y la superficie del mismo son paralelos, por lo tanto presentan pendientes iguales.
Claramente en esta clase de flujos el movimiento que se presenta es permanentemente uniforme, lo cual implica que lavelocidad media estará en función del producto del radio hidráulico del conducto por la pendiente del mismo.

CHEZY dedujo la primera ecuación para el movimiento del agua en conductos con flujo libre, basándose en la relación establecida entre la velocidad y el radio hidráulico por la pendiente del canal. La ecuación utilizó relaciones muy similares a la ley anteriormente anunciada, adicionándoleun coeficiente de velocidad que depende de las condiciones del lecho del canal (C).

Este coeficiente de velocidad para canales no erosionable, se calcula con diferentes fórmulas; conocer este coeficiente es uno de los principales objetivos de la práctica, por lo tanto estudiaremos el comportamiento de este coeficiente con las diferentes fórmulas establecidas.
FORMULA DE KUTTER – GANGUILLETC en función de la rugosidad del lecho del canal (n), la pendiente del fondo (So) y el radio hidráulico (R), C queda expresada en (cm1/2 /seg)

Esta fórmula se trabaja con la rugosidad del lecho del canal (n).
FORMULA DE KUTTER
Esta ecuación es válida para pendientes mayores a 0,0005. C será expresada en las mismas unidades de la ecuación anterior, pues es una simplificación de la misma.

Setrabaja con un (m) que es un coeficiente que de pende de la rugosidad del lecho del canal (n).
FORMULA DE MANNING

Se trabaja con el coeficiente de rugosidad del lecho (n).
FORMULA DE BAZIN

Se trabaja con α

FORMULA LOGARITMICA
Se tiene en cuenta el comportamiento hidráulico del conducto liso, por lo tanto depende de la relación entre la rugosidad absoluta (ε) y el espesor de la capalaminar (δ), esta relación será igual al coeficiente de rugosidad (a).

Si el conducto es hidráulicamente liso (δ > ε); entonces a = δ/7
Si el conducto es hidráulicamente rugoso (δ < ε); entonces a= ε/2

(v) es la viscosidad del agua según su temperatura en la ecuación anterior.
Para la práctica se encontró un coeficiente de velocidad (C) para cada caudal, basándose en la ecuaciónpropuesta por CHEZY. Con base a este coeficiente se hallaron los diferentes coeficientes de rugosidad propuestos en cada una de las formulas anteriores, (m, n, a, α). Los resultados se analizaran y se discutirán durante el ensayo.

3. CALCULOS Y RESULTADOS ESPERADOS
La práctica inició con la caracterización del canal, se tuvo que medir la base y las alturas a las que se encontraba el canal para...