Laboratorio N° 1 - | HIDRÁULICA DE CANALES

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

INFORME DE ENSAYO DE LAB 1

 ALVAREZ OCAÑA YURI U1621510

 ESQUIVEL TINOCO JESSICA U17105226

 LOPEZ SANCHEZ LUIS FERNANDO U19300157

 MEDINA DIAZ MIGUEL ANGEL U1600426

 PUJA NIKI VALERIO U19300094

HIDRÁULICA DE CANALES - SECCIÓN 31348

Docente:
AMILCAR ORESTEDES ESCOBEDO

15 ABRIL DEL 2024

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1. Presentación

El diseño de hidráulica de canales se usa para diversos fines como el suministro de agua para
riego, control de inundaciones en zonas lluviosas, generación de energía hidroeléctrica, entre
otros. El diseño implica determinación de dimensiones geométricas adecuadas como el ancho
del canal, la profundidad, pendiente, tipo de material para garantizar un flujo eficiente y seguro.
El estudio previo de la construcción de canales nos ayuda a la selección del revestimiento
adecuado para proteger el canal contra la erosión y minimizar las perdidas por infiltración. En
resumen, el estudio previo se realiza con la finalidad de crear estructuras eficientes y sostenibles
para gestionar el recurso hídrico de manera efectiva y segura.

2. Introducción
Las fórmulas de Manning, Chezy, Darcy-Weisbach, Ganguillt Kutter y Horton Einstein son
algunas de las herramientas utilizadas para calcular el flujo en canales, y todas ellas dependen
en gran medida del coeficiente de rugosidad (n). Este coeficiente representa la resistencia al
flujo que ofrecen las paredes del canal y el material de fondo del canal, así como cualquier
obstrucción presente en el flujo.

La selección adecuada del coeficiente de rugosidad es crucial para obtener resultados precisos
en el diseño del canal y en la predicción del comportamiento del flujo. Determinar el valor
correcto del coeficiente de rugosidad depende de una variedad de factores, como el tipo de
material del canal, la vegetación presente, el grado de sedimentación y la rugosidad inherente
del lecho del canal.

En conclusión, se deben realizar evaluaciones detalladas del sitio y considerar cuidadosamente

estos factores al seleccionar el valor del coeficiente de rugosidad para cada situación específica.

3. Fundamento teórico

En el estudio del régimen uniforme, se estableció la siguiente ecuación para determinar la

velocidad media:
V = 𝑪 √𝑹s
En la cual V es la velocidad media, R el radio hidráulico, S la pendiente y C el coeficiente de
Chezy, que tiene como valor:

Al sustituir el coeficiente de Chezy a la ecuación de la velocidad media y multiplicando por el

área de la sección, se obtiene la fórmula de Manning.

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En el presente caso, se calculará el Coeficiente de Rugosidad de Manning en un canal de pendiente

variable, para lo cual se determinarán los siguientes parámetros:
Caudal -> (Q)
Pendiente de fondo -> (S)
Profundidad de flujo -> (H)
Ancho de canal -> (B)
Con los parámetros encontrados se calcula lo siguiente:

A = (Bxh)
P = (B+2H)

Donde: Área -> (A)

Perímetro mojado -> (P)
En base a lo anterior, se determina “R” (Radio hidráulico) R = A/P
Con la información anterior se calcula “n” de la formula Manning, aplicada al canal

Si se tiene varios valores obtenidos para el coeficiente de Manning, se presentará en la forma:

Donde:

- Media aritmética de los valores hallados:

- Error asociado al valor medio:

Además, existen otras fórmulas empíricas como:

- Fórmulas de Darcy – Weisbach

- Formula de Ganguillet Kutter

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C es el coeficiente de Ganguillet Kutter, el cual se debe usar en la fórmula de Chezy. - Formula de

Horton Einstenin

Donde:
- V: Velocidad media.
- R: Radio Hidráulico
- S. Pendiente del fondo.
- n: Coeficiente de Manning.
- ν: Viscosidad Cinemática.
- K: Coeficiente de rugosidad absoluta.
- Pi: Perímetro mojado de la sección i

4. Descripción del equipo

MATERIALES Y EQUIPOS:

El equipo técnico está hecho de vidrio transparente construido con precisión para proporcionar
paralelo. Paredes y una sección transversal constantemente precisa a lo largo de la longitud, esto no
se podría lograr con una alternativa plástico.

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Bomba Incluidos Dos Tanques: Es un

controlador de velocidad que impulsa el
agua hacia la cámara de sedimentación de
flujo del extremo de aguas arriba del canal
para un flujo uniforme y suave que está
libre de entrada afecta la construcción en
el suministro del agua de recirculación
que está conectado a un medidor de flujo
digital.

Medidor De Flujo Digital o Caudalímetro:

Le permite tomar medidas precisas
durante los experimentos en estos
intervalos de 5 metros de punto norte 2.
En lo cual nos permite medir el caudal y
la pendiente de inclinación.

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Tablero de Control: Es para encender el

equipo, pero para ello primero nos
aseguramos con la seguridad y después de
ello procedemos a prenderlo lentamente
para que pueda fluir el agua. También
tenemos dos controladores de intermedio
PULSADORES
PARA VARIAR para poder cerrar la compuerta que se
PERILLA PARA LA PENDIENTE
GRADUAR EL tiene al final y también se tiene dos
CAUDAL controladores para dar la inclinación al
canal que se requiere, en lo cual son
mínimos.

Limnímetro: Es un instrumento que

permite registrar y transmitir la medida
de la altura de agua o de nieve. Esto nos
permite calcular los tirantes del flujo y
también para ver los niveles de agua.

5. Objetivos

 El objetivo principal del estudio es determinar el coeficiente de rugosidad (n) de los

materiales utilizados en las pruebas de flujo de canales del laboratorio además de la
velocidad de flujo, ya que son datos fundamentales para el diseño y la capacidad
hidráulica del canal en condiciones reales.
 El segundo objetivo es comprender el comportamiento del flujo de agua en el canal de
flujo abierto con diferentes caudales.

6. Procedimiento
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PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL EXPERIMENTO:

A continuación, se mencionará los pasos que se realizó para realizar el respectivo experimento o ensayo:
Acotar que el siguiente procedimiento se repetirá para distintos caudales en el Canal.

1. Medir el ancho del canal.

2. Nos dirigimos al panel de encendido y luego procedemos a controlarlo (se va a

visualizar el panel de control para medir el caudal, apuntar la pendiente del caudal y la
inclinación del canal)

3. Le damos inicio para que pueda ingresar el agua hacia el canal y luego procedemos a
controlar el nivel del agua - El caudal de operación, la pendiente, se obtiene mediante
la generación de un caudal mediante una bomba, partiendo de la posición inicial (Q =
0.)

4. Medir el caudal en L/s y el valor de la pendiente del canal en %.

5. El flujo se tiene que estabilizar por completo - Para tomar los datos se debe estabilizar
el caudal durante 2 minutos, como mínimo.

6. Para obtener un valor de “n” se necesita, como mínimo cinco valores, el cual se
obtiene variando el caudal, la pendiente del canal y estableciendo el flujo uniforme.
Para verificar si estamos en flujo uniforme, se debe medir, con una regla metálica la
profundidad de flujo “h”, en dos secciones suficientemente alejadas entre sí y deben
tener el mismo valor.

7. Se definirán cinco secciones transversales en la zona de flujo uniforme, con una

separación de 10 cm. y en estas secciones se medirán los tirantes.

8. El proceso se repite para CINCO (05) pendientes diferentes.

9. Al finalizar el experimento disminuimos el tirante del flujo y procedemos a apagarlo

el equipo

10. Con la información obtenida se calculará el coeficiente de Manning, Chezy,

Ganguillet-Kutter, coeficiente de rugosidad absoluta y el coeficiente de Horton
Einstenin

7. Memoria de Cálculo
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Tabla de Resultados Obtenidos

Para( b=30.5cm)
EXPERIMENTO
N° Q(L⁄s) S(%) Y1(mm) Y2(mm) Y3(mm) Y4(mm) Y5(mm) Ypromedio(mm)
1 9.5 0.15 38 37.5 37 35.5 35 36.6
2 13.6 0.15 50 49 48 46 45 47.6
3 17.3 0.15 59 58.5 57 56 55 57.1
4 21.5 0.15 68.5 68 66.5 64 63 66
5 25.3 0.15 77.5 76.5 74 72.5 71.5 74.4

CONVERCIÓN EN (m) 1L=0.001 m^3 1mm=0.001m

Para b en (m) 0.305
EXPERIMENTO
N° Q(m^3 ⁄s) S(m) Y1(m) Y2(m) Y3(m) Y4(m) Y5(m) Ypromedio(m)
1 0.0095 0.0015 0.038 0.0375 0.037 0.0355 0.035 0.0366
2 0.0136 0.0015 0.050 0.049 0.048 0.046 0.045 0.0476
3 0.0173 0.0015 0.059 0.0585 0.057 0.056 0.055 0.0571
4 0.0215 0.0015 0.0685 0.068 0.0665 0.064 0.063 0.066
5 0.0253 0.0015 0.0775 0.0765 0.074 0.0725 0.0715 0.0744

CON LOS PARAMETROS ENCONTRADOS SE CALCULA LO SIGUIENTE:

ENSAYO N°1
DATOS PARA LOS CALCULOS PARA (b=30.5cm)
DATOS
S 0.15% 0.0015(m)
b 32.5cm 0.305(m)
Y 36.6mm 0.0366(m)
3
Q 9.5 L/S m
0.0095( ¿
s

AREA HIDRAULICA
A=b*Y
A1=0.305*0.0366=0.011163m 2

PERIMETRO MOJADO
P=b+2y
P1=0.305+2*0.0366=0.3782 m

RADIO HIDRAULICO
R=A/P
R1=0.011163m 2/0.3782 m=0.029516129 m

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DATOS Y RESULTADOS HALLADOS PARA CADA CASO.

AREA HIDRAULICA PERIMETRO HIDRAULICO

A=b*yi P=b+2y
A1 0.011163 P1 0.3782
A2 0.014518 P2 0.4002
A3 0.0174155 P3 0.4192
A4 0.02013 P4 0.437
A5 0.022692 P5 0.4538

RADIO HIDRAULICO
R=A/P
R1 0.029516129
R2 0.036276862
R3 0.041544609
R4 0.046064073
R5 0.050004407
R promedio 0.040681216

CON LA INFORMACION OBTENIDA SE CALCULA LA FORMULA DE MANNING (n)

APLICADA AL CANAL PARA (n1)

2
3 1 /2
n= 0.011163∗0.029516129 ∗0.0015
0.0095
n1=0.00434653
DATOS Y RESULTADOS HALLADOS PARA CADA CASO:

Q(m^3 ⁄s) Y(m) S(m) b(m) A(m^2) P(m) R(m) T(m) n

ENSAYO 1 0.0095 0.0366 0.0015 0.305 0.011163 0.3782 0.02951613 0.305 0.00434653
ENSAYO 2 0.0136 0.0476 0.0015 0.305 0.014518 0.4002 0.03627686 0.305 0.00453071
ENSAYO 3 0.0173 0.0571 0.0015 0.305 0.0174155 0.4192 0.04154461 0.305 0.00467676
ENSAYO 4 0.0215 0.066 0.0015 0.305 0.02013 0.437 0.04606407 0.305 0.00465971
ENSAYO 5 0.0253 0.0744 0.0015 0.305 0.022692 0.4538 0.05000441 0.305 0.00471487
n promedio 0.00458572

CON LA INFORMACION OBTENIDA SE CALCULA LA FORMULA DE CHEZY (C)

APLICADA AL CANAL PARA (C1)

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1 /6
R1
C 1=
n1
1 /6
(0.029516129)
C 1=
0.00434653

C 1=127.8990059
C1 127.899059
C2 126.990617
C3 125.836662
C4 128.489573
C5 128.735397
C promedio 127.590262

CON LA INFORMACION OBTENIDA SE CALCULA LA VELOCIDAD SEGÚN DARCY -

WEISBACH

K = n promedio = 0.00458572
R=Rpromedio = 0.040681216
S = 0.0015
v=0.0105

V =−√ (32)(9.81)(0.040681216)(0.0015) log 10 ¿ ¿

V =0.25099m/S

CON LA INFORMACION OBTENIDA SE CALCULA LA FORMULA DE GANGILLET

KUTTER

n= n promedio = 0.00458572
R=Rpromedio = 0.040681216
S = 0.0015

1 0.00155
23+ +
0.00458572 0.0015
C=
0.00155 0.00458572
1+(23+ )
0.0015 √ 0.040681216

C=156.5564

8. Conclusiones
9. Gráficos, fotos, otros…
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ANEXOS:

CANAL DE FLUJO ABIERTO (HIDRÁULICO)

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SE CORROBORA EL TIPO DE MATERIAL DE LA BASE DEL

EQUIPO

HACEMOS LA MEDICIÓN DEL ANCHO DEL CANAL, EL CUAL ES DATO PARA

NUESTROS CALCULOS

NOS DIRIGIMOS AL PANEL DE ENCENDIDO Y LUEGO PROCEDEMOS A

CONTROLARLO.

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LE DAMOS INICIO PARA QUE

PUEDA INGRESAR EL AGUA HACIA
EL CANAL Y LUEGO PROCEDEMOS
A CONTROLAR EL NIVEL DEL AGUA

- EL FLUJO SE TIENE QUE

ESTABILIZAR POR COMPLETO.

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PARA OBTENER UN VALOR DE “N” SE

NECESITA, COMO MÍNIMO CINCO
VALORES, EL CUAL SE OBTIENE
VARIANDO EL CAUDAL, LA PENDIENTE
DEL CANAL Y ESTABLECIENDO EL
FLUJO UNIFORME. PARA VERIFICAR SI
ESTAMOS EN FLUJO UNIFORME, SE
DEBE MEDIR, CON UNA REGLA
METÁLICA LA PROFUNDIDAD DE FLUJO
“H”, EN DOS SECCIONES
SUFICIENTEMENTE ALEJADAS ENTRE
SÍ Y DEBEN TENER EL MISMO VALOR.

P1 P2 P3 P4 P5

10 cm 10 cm 10 cm 10 cm

SE DEFINIRÁN CINCO SECCIONES TRANSVERSALES EN LA ZONA DE FLUJO UNIFORME, CON UNA

SEPARACIÓN DE 10 CM. Y EN ESTAS SECCIONES SE MEDIRÁN LOS TIRANTES, SE VERIFICA LA PENDIENTE DE

ESTE, SE CORRIGE DE SER NECESARIO, PARA LOS CÁLCULOS PERTINENTES. 14

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