práctica 02. obras hidráulicas. vertedor de canal lateral

8/17/2019 Práctica 02. Obras Hidráulicas. Vertedor de Canal lateral

1/17

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


2/17

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


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.


4/17



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]


5/17



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


[

]

Sección de análisis: Sección 5


6/17



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


√ √

Velocidad

[ ]

Radio hidráulico


[ ]


7/17



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

√ √


8/17



Velocidad

[ ]

Radio hidráulico


[ ]


[

] [

]

[ ][ ][ ] [

] || Como


9/17



TERCERA ITERACIÓN

Sección 5

Tirante

+ Área hidráulica Perímetro mojado

√ √ Velocidad

[ ]

Radio hidráulico


[ ]



10/17



[ ] [ ]

[ ]

[

][

] [

]

|| Como

CUARTA ITERACIÓN

Sección 5

Tirante

+


√ √ Velocidad [

]


11/17



Radio hidráulico


[ ]


[ ] [ ]

[ ][ ][ ] [ ]

|| [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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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


13/17



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.


14/17

ANEXOS


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


15/17

ANEXOS


ANEXOS:

Plano a escala 1:5, en hoja milimétrica.


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


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

P - 0 1

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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