fluidos

Laboratorio de Hidráulica II
Prácticas No. 1 y 2. “PropiedadesFísico-HIdráulicas” y “Flujo Uniforme”.

Práctica No.1. “Propiedades físico-hidráulicas
de los canales abiertos y métodos de aforo”
y
Práctica No.2. “Flujo uniforme en canales abiertos”
OBJETIVO: “El alumno comprenderá y analizará las características físico-hidráulicas de
los canales abiertos y del flujo uniforme”.
PROPIEDADESFÍSICO-HIDRÁULICAS DE LOS CANALES ABIERTOS
Un canal es una estructura natural o artificial que conduce un líquido valiéndose única y
exclusivamente de la acción de la fuerza de gravedad. Se caracteriza por presentar una
superficie horizontal del fluido expuesta a la presión atmosférica, conocida como
superficie libre.

Fig. 1.1. Perfil del flujo en un canal.
Un canal abierto presenta lassiguientes características físico-hidráulicas en función del
flujo que transporta y de la sección geométrica del canal:
a) Tirante, y. Es la distancia vertical desde el punto más bajo de la plantilla del canal
hasta la superficie libre del líquido transportado.
b) Tirante normal, d. Es la profundidad del fluido normal a la dirección del flujo. En un
canal con una pendiente θ, el tirantehidráulico es igual al tirante hidráulico normal
dividido por cos• θ.
c) Ancho superficial, T ó B. Es el ancho del canal a la altura en la cual se presenta la
superficie libre del fluido.
d) Área hidráulica, A. Es el área transversal del fluido normal a la dirección del flujo.
e) Perímetro mojado, P. Es la longitud de la línea que se forma al intersectar el área
hidráulica con la geometría delcanal en dirección normal al sentido del flujo.

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Prácticas No. 1 y 2. “PropiedadesFísico -HIdráulicas” y “Flujo Uniforme”.

f) Radio hidráulico, R. Es la relación entre el área hidráulica y su perímetro mojado:
A
R=
(1.1)
P
g) Tirante hidráulico, D. Es la relación entre el área hidráulica de la sección y el ancho
superficial:
A
D=
(1.2)
T
h) Factor desección, Z. Es el producto del área hidráulica y la raíz cuadrada del
tirante hidráulico:
A
Z=A D=A
(1.3)
T
De acuerdo con las distintas secciones que los canales abiertos pueden adoptar, se
presentan diferentes perfiles de distribución de velocidades en sus secciones
transversales:

Fig. 1.2. Perfiles de velocidades en canales.

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AFORO DE CANALES ABIERTOS
Existen diversos métodos para determinar el caudal que fluye a través de un canal
abierto (artificial o natural). Entre ellos se pueden mencionar los métodos volumétricos y
los métodos de velocidad/superficie. En esta práctica únicamente se analizarán algunos
de los procedimientos o variantes del método develocidad/superficie.
El método de velocidad/superficie se basa en la fórmula de continuidad y en la de
Manning, por lo que el principal parámetro que debe determinarse es la velocidad de la
corriente. Sin embargo, es un parámetro que puede verse afectado por diversas
causas, lo cual dificulta la precisión del método. Entre otros factores, la velocidad del
agua que se desliza en una corriente oen un canal abierto está determinada por:
•

Gradiente o pendiente. Si todos los demás factores son iguales, la velocidad
de la corriente aumenta cuando la pendiente es más pronunciada.

•

Rugosidad. El contacto entre el agua y los márgenes de la corriente causa
una resistencia (fricción) que depende de la suavidad o rugosidad del canal.
En las corrientes naturales la cantidad devegetación influye en la rugosidad al
igual que cualquier irregularidad que cause turbulencias.

•

Forma. Los canales pueden tener idénticas áreas de sección transversal,
pendientes y rugosidad, pero puede haber diferencias de velocidad de la
corriente en función de su forma. La razón es que el agua que está cerca de
los lados y del fondo de una corriente se desliza más lentamente a causa de...