I. INTRODUCCINCuando el flujo se presenta en un canal abierto, el agua encuentra resistencia a medida que fluye aguas abajo. Esta resistencia por lo general es contrarrestada por las componentes de fuerzas gravitacionales que actan sobre el cuerpo de agua en la direccin del movimiento, a esta zona se le conoce como zona transitoria. Un flujo uniforme se desarrollar si la resistencia es balanceada por las fuerzas gravitacionales. El flujo uniforme se presenta cuando todas las secciones del canal tienen exactamente las mismas caractersticas hidrulicas. Para que este tipo de flujo se presente es necesario que la seccin transversal sea constante, que su trazo sea recto y de una longitud suficiente para vencer la zona transitoria. En este tipo de flujo, el gradiente de energa, la superficie libre del agua y la pendiente del fondo del canal presentan lneas paralelas. En el flujo permanente, el tirante normal, la velocidad y el rea hidrulica en cada seccin transversal del canal, deben permanecer constantes en el tiempo y el espacio. Para el clculo del flujo uniforme y permanente se emplean las frmulas de Chezy y la de Manning. El contacto entre el agua y los mrgenes del canal causa una resistencia (friccin) que depende de la suavidad o aspereza del canal. En las corrientes naturales la cantidad de vegetacin influye en la rugosidad al igual que cualquier otra irregularidad que genere turbulencia.

II. OBJETIVOS1. Determinar de forma experimental el coeficiente de rugosidad.2. Comparar lo valores obtenido de coeficiente de rugosidad por la frmula de Maning y por la frmula de Kutter.

III. FUNDAMENTO TEORICO PROPIEDADES FSICO-HIDRULICAS DE LOS CANALES ABIERTOSUn canal es una estructura natural o artificial que conduce un lquido valindose nica y exclusivamente de la accin de la uerza de gravedad. Se caracteriza por presentar una superficie horizontal del fluido expuesta a la presin atmosfrica, conocida como superficie libre.

Perfil de un flujo de canalUn canal abierto presenta las siguientes caractersticas fsico-hidrulicas en funcin del flujo que transporta y de la seccin geomtrica del canal: a) Tirante, y. Es la distancia vertical desde el punto ms bajo de la plantilla del canal hasta la superficie libre del lquido transportado. b) Ancho superficial, T B. Es el ancho del canal a la altura en la cual se presenta la superficie libre del fluido. c) rea hidrulica, A. Es el rea transversal del fluido normal a la direccin del flujo. d) Permetro mojado, P. Es la longitud de la lnea que se forma al intersectar el rea hidrulica con la geometra del canal en direccin normal al sentido del flujo.e) Radio hidrulico, R. Es la relacin entre el rea hidrulica y su permetro mojado:

f) Tirante hidrulico, Y. Es la relacin entre el rea hidrulica de la seccin y el ancho superficial: ECUACIN DE ANTOINE CHEZY

Donde : C = factor de resistencia de Chezy R = radio hidrulico S = pendiente del canal Estimacin del factor de resistencia de Chezy. Se han obtenido en forma experimental algunas ecuaciones que permiten estimar el valor de la C de Chezy, entre las ms comunes se encuentra:-Manning. Esta ecuacin es de las ms utilizadas por su sencillez, donde n es el coeficiente de rugosidad , y R el radio hidrulico.

ECUACIN DE MANNING Esta ecuacin es netamente emprica y fue presentada por primera ocasin por el ingeniero Irlands Robert Manning en 1889. Es funcin del radio hidrulico (R), de la pendiente de la lnea de energa (S) y del coeficiente de rugosidad n, conocido mundialmente como coeficiente n de Manning y cuyo valor puede ser usado en ambos sistemas de unidades (tabla 6). La ecuacin en el sistema mtrico de unidades se escribe:

Aplicando continuidad tenemos que el caudal va hacer igual a :

De todas las ecuaciones de flujo uniforme, la ecuacin de Manning es la ms utilizadas para el clculo de flujos en canales abiertos, debido a su sencillez y a los resultados satisfactorios que se obtienen con ella.

FACTOR QUE AFECTAN EL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING.El valor de n es una variable y depende de una cantidad de factores, al seleccionar un valor adecuado de n para diferentes condiciones de diseo, un conocimiento de estos factores debe ser considerado.Los factores que ejercen la ms grande influencia sobre el coeficiente de rugosidad en ambos canales, artificial y natural son entonces descritos a continuacin:a). Rugosidad de la Superficie.Se presenta por el tamao y la forma de los granos del material que forma el permetro mojado y que producen un efecto retardante sobre el flujo. La superficie rugosa del permetro de un canal proporciona un punto crtico de referencia en la estimacin de n.Cuando el material del permetro es fino el valor de n es bajo y relativamente no es afectado por cambios en el tirante del flujo, sin embargo, cuando el permetro es compuesto de grava y/o piedras el valor de n es mayor y puede variar significativamente con el tirante del flujo.b). Irregularidad del Canal.Comprende irregularidades en el permetro mojado y variaciones en la seccin transversal, tamao y forma a lo largo de la longitud del canal. En los canales naturales, tales irregularidades son introducidas normalmente debido a la presencia de barras de arena, ondas arenosas, promotorias y depresiones, hoyos y relieves en el lecho del canal,.En las variaciones graduales tienen un efecto insignificante sobre n, pero cambios abruptos mayor de n, de lo que podra esperarse si se considera nicamente la superficie rugosa del canal.c). Obstruccin.La presencia de troncos, pilares de puentes y semejantes tiende a aumentar n, el monto del aumento depende de la naturaleza de la obstruccin, su tamao, forma, nmero y distribucin.d). Nivel de agua y descarga.El valor n, en la mayora de las corrientes decrece con el aumento en el nivel y en el caudal. Cuando el agua est baja las irregularidades del fondo del canal estn expuestas y sus efectos se hacen pronunciados. Sin embargo, el valor de n, puede ser grande para niveles altos si los bancos son rugosos y con mucha vegetacin. FORMULA DE GANGUILLET -KUTTEREstos ingenieros suizos con base en estudios realizados por Darcy y Bazin y en sus propias experiencias, propusieron una expresin para C en funcin de la rugosidad del lecho del canal (n), la pendiente (S) y el radio hidrulico R, aplicables a canales de seccin rectangular y trapezoidal.

Tabla de Valores del coeficiente n para las expresiones de Kutter, Kutter Ganguillet y Manning. EL NMERO DE REYNOLDSEl nmero de Reynolds es un valor exclusivo utilizado para caracterizar el flujo que se genera en tuberas, para poder aplicarlo a un flujo en un canal abierto es necesario realizar algunas adecuaciones. Para ello es necesario considerar, en lugar del dimetro de la tubera, el radio hidrulico de la seccin en la cual fluye el gasto:

Donde:

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