ECUACIN DE MANNING Y CONSERVACIN DE LA ENERGA

PRESENTADO POR:ALEJANDRA BERNAL CONDAYURI KATHERINE URIBE JIMNEZ

PRESENTADO A:MAYRA ALEJANDRA ZEA ACEVEDOAUX. LABORATORIO DE HIDRALICA

Grupo L3

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFACULTAD DE INGENIERAS FSICO-MECNICASESCUELA DE ING. CIVILLABORATORIO DE HIDRAULICABUCARAMANGA, II SEMESTRE DE 2013

Parte 1 Ecuacin de Manning1. Para qu condiciones en un canal se debe utilizar cada una de las ecuaciones de clculo de n?Reconociendo varios factores primarios que afectan el coeficiente de rugosidad, Cowan desarrollo un procedimiento para la evaluacin de n. Segn este procedimiento el valor de n puede ser calculado por la ecuacin

Valor bsico de n para un caudal recto y uniforme de un material dado. Se determina para corregir el efecto de las irregularidades de la superficie. Se considera las variaciones en la forma y tamao de la seccin transversal del canal. Se considera el efecto de la obstruccin u obstculos al flujo. Dependen de la vegetacin. Depende de la sinuosidad longitudinal del canal.En la tabla se pueden observar los valores de n dependiendo de las condiciones del canal.

2. Estimar la variacin del caudal con la profundidad en un canal asumiendo n constante. Graficar Q/Qo contra Y/d, donde y es la profundidad dimetro de la tubera caudal para una profundidad y, y Qo es el caudal a tubo lleno, qu conclusiones se puede extraer de esa grfica?S=0.1 m/mD=1 m N=0.013Y/dyAPRTQcbwQ/Qo

0,10,11,2870,04090,64350,06350,60,15830,0209

0,110,111,35230,0470,67610,06950,62580,19330,0255

0,120,121,4150,05340,70750,07550,64990,23190,0306

0,130,131,47550,060,73770,08130,67260,2740,0361

0,140,141,5340,06680,7670,08710,6940,31950,0421

0,150,151,59080,07390,79540,09290,71410,36850,0486

0,160,161,64610,08110,8230,09860,73320,4210,0555

0,170,171,70,08850,850,10420,75130,47680,0629

0,180,181,75260,09610,87630,10970,76840,53590,0707

0,190,191,80410,10390,90210,11520,78460,59830,0789

0,20,21,85460,11180,92730,12060,80,66390,0876

0,210,211,90410,11990,95210,12590,81460,73280,0966

0,220,221,95280,12810,97640,13120,82850,80470,1061

0,230,232,00070,13651,00040,13640,84170,87970,116

0,240,242,04790,14491,02390,14160,85420,95770,1263

0,250,252,09440,15351,04720,14660,8661,03860,137

0,260,262,14030,16231,07010,15160,87731,12240,148

0,270,272,18560,17111,09280,15660,88791,20890,1595

0,280,282,23040,181,11520,16140,8981,29820,1712

0,290,292,27470,1891,13740,16620,90751,39020,1834

0,30,32,31860,19821,15930,17090,91651,48480,1958

0,310,312,3620,20741,1810,17560,9251,58180,2086

0,320,322,40510,21671,20250,18020,9331,68130,2218

0,330,332,44780,2261,22390,18470,94041,78310,2352

0,340,342,49010,23551,24510,18910,94741,88730,2489

0,350,352,53220,2451,26610,19350,95391,99360,2629

0,360,362,5740,25461,2870,19780,962,1020,2772

0,370,372,61550,26421,30780,2020,96562,21240,2918

0,380,382,65690,27391,32840,20620,97082,32480,3066

0,390,392,6980,28361,3490,21020,97552,4390,3217

0,40,42,73890,29341,36940,21420,97982,5550,337

0,410,412,77960,30321,38980,21820,98372,67260,3525

0,420,422,82020,3131,41010,2220,98712,79190,3682

0,430,432,86070,32291,43030,22580,99022,91260,3842

0,440,442,9010,33281,45050,22950,99283,03470,4003

0,450,452,94130,34281,47060,23310,9953,15810,4165

0,460,462,98140,35271,49070,23660,99683,28260,433

0,470,473,02150,36271,51080,24010,99823,40830,4495

0,480,483,06160,37271,53080,24350,99923,5350,4662

0,490,493,10160,38271,55080,24680,99983,66260,4831

0,50,53,14160,39271,57080,2513,79090,5

0,510,513,18160,40271,59080,25310,99983,91990,517

0,520,523,22160,41271,61080,25620,99924,04960,5341

0,530,533,26170,42271,63080,25920,99824,17960,5513

0,540,543,30180,43271,65090,26210,99684,31010,5685

0,550,553,34190,44261,6710,26490,9954,44080,5857

0,560,563,38220,45261,69110,26760,99284,57160,603

0,570,573,42250,46251,71130,27030,99024,70240,6202

0,580,583,4630,47241,73150,27280,98714,83310,6375

0,590,593,50360,48221,75180,27530,98374,96360,6547

0,60,63,54430,4921,77220,27760,97985,09380,6718

0,610,613,58520,50181,79260,27990,97555,22350,6889

0,620,623,62630,51151,81320,28210,97085,35250,706

0,630,633,66760,52121,83380,28420,96565,48090,7229

0,640,643,70920,53081,85460,28620,965,60840,7397

0,650,653,7510,54041,87550,28810,95395,73490,7564

0,660,663,79310,54991,89650,290,94745,86030,7729

0,670,673,83540,55941,91770,29170,94045,98450,7893

0,680,683,87810,56871,93910,29330,9336,10720,8055

0,690,693,92120,5781,96060,29480,9256,22830,8215

0,70,73,96460,58721,98230,29620,91656,34780,8372

0,710,714,00850,59642,00420,29750,90756,46540,8527

0,720,724,05280,60542,02640,29870,8986,58090,868

0,730,734,09760,61432,04880,29980,88796,69430,8829

0,740,744,14290,62312,07150,30080,87736,80520,8976

0,750,754,18880,63192,09440,30170,8666,91370,9119

0,760,764,23530,64052,11760,30240,85427,01940,9258

0,770,774,28250,64892,14120,30310,84177,12220,9394

0,780,784,33040,65732,16520,30360,82857,22190,9525

0,790,794,37910,66552,18950,30390,81467,31820,9652

0,80,84,42860,67362,21430,30420,87,4110,9775

0,810,814,47910,68152,23950,30430,78467,50,9892

0,820,824,53060,68932,26530,30430,76847,58491,0004

0,830,834,58320,69692,29160,30410,75137,66551,011

0,840,844,63710,70432,31860,30380,73327,74151,0211

0,850,854,69240,71152,34620,30330,71417,81261,0304

0,860,864,74920,71862,37460,30260,6947,87841,0391

0,870,874,80770,72542,40390,30180,67267,93861,0471

0,880,884,86820,7322,43410,30070,64997,99271,0542

0,890,894,93090,73842,46550,29950,62588,04031,0605

0,90,94,99620,74452,49810,2980,68,08071,0658

0,910,915,06440,75042,53220,29630,57248,11331,0701

0,920,925,13620,7562,56810,29440,54268,13741,0733

0,930,935,21210,76122,60610,29210,51038,15191,0752

0,940,945,29330,76622,64670,28950,4758,15561,0757

0,950,955,38110,77072,69060,28650,43598,14681,0745

0,960,965,47780,77492,73890,28290,39198,1231,0714

0,970,975,58690,77852,79340,27870,34128,08031,0657

0,980,985,71560,78162,85780,27350,288,01171,0567

0,990,995,88250,78412,94130,26660,1997,91,042

116,28320,78543,14160,251E-167,58181

Por la ecuacin de manning el caudal mayor no se encuentra con el tubo lleno sino cuando el tubo se encuentra cuando el tubo alcanza una altura de 0.94*d [m] respecto al dimetro. Uno de los factores que afecta es el valor de la rugosidad, debido a que se trabajaron los datos con la rugosidad del concreto considerando que el cilindro esta hecho del mismo material.

En la grfica podemos observar que la mayor relacin Q/Qo no se encuentra en el dimetro mximo del tubo, con esto se concluye que 0,94*d es el nivel del caudal donde empieza a disminuir.Clculos tipoBase del canal: 41.2 cm 1.3 cmY1= 9.7 cmY2=9.7 cmY3=9.6 cm

0.016982823

% Error acrlico=abs((0.011-0.016)/0.011)*100%= 49.33708852% Error acrlico=abs((0.013-0.016)/0.013)*100%= 26.36215182

Pc=0.51479042Ac= Yc*base=0.02117483Rc=Ac/Pc=0.041132907

Sc=Yc/base=0.00611848Tipo de flujo= Supercritico

Parte 2 Conservacin de la energa 1. Desarrolle las grficas de energa de cada uno de los caudales Y vs. E

2. Qu factores que ocurren en el canal, no se incluyen en los clculos efectuados en esta prctica?En la prctica de la conservacin de energa, la energa total representa la suma de las energas de posicin, presin y velocidad y considerando rozamiento despreciable junto con la ecuacin de continuidad Q=V*A se encuentra la energa en la seccin del canal antes y despus de la compuerta. Con factores que dependen de la profundidad, caudal y rea del canal, no se incluyen en los clculos factores como la rugosidad de la superficie, irregularidad del canal, obstruccin, nivel de flujo se supone constante, y pueden representar un margen de error en el cambio de la profundidad.

3. Que ocurre con la profundidad del agua antes de la compuerta y por qu?Se observa que a medida que aumenta la abertura de la compuerta la profundidad es menor antes de la compuerta y vara el caudal que sale en funcin de su abertura. La compuerta no es un obstculo que cambie la energa especfica del flujo, sino que cambia la distribucin de energa entre cintica y potencial.Hay variaciones en cuanto a: una abertura muy pequea se tendra un flujo supercrtico. Si la compuerta se sigue abriendo, y aumenta hasta alcanzar el valor de froude de F = 1 entonces pasa el mximo caudal. Si la compuerta contina abrindose entonces el flujo se hace subcrtico y el caudal vuelve a decrecer.

Clculos tipoY1= 14.3 cm

Conclusiones Mediante las graficas, se analizaron conceptos al evaluar la disipacin de energa antes y despus de la compuerta, la tendencia de la lnea queda en la regin subcritica en la que el comportamiento es E=Y es decir a mayor profundidad mayor energa.

Se observo el comportamiento del flujo en canal abierto, considerando la conservacin de la energa aplicada a la hidrulica definida como la energa mecnica total que posee un fluido enmovimiento, se compone de energacinticay de energapotencial. La energa potenciala su vezsecompone de energas de presin y posicin.

A mayor rugosidad dependen factores como el rea el radio y la pendiente y son inversamente al caudal.