Cálculo del caudal de un Canal

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Cálculo del caudal de un Canal

  1. 1. UNIVERSIDAD TECNICA DE MANAB I FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS FISICAS Y QUIMICAS CARRERA DE INGENIERIA CIVIL NIVEL: 4TO PARALELO: “D” MATERIA:HIDROLOGIA DOCENTE: ING. JOSE LOPEZ TRABAJO DE INVESTIGACION INTEGRANTES: VALLE ZAMBRANO NEXAR JAVIER CHICA PARRAGA MARCOS ANTONIO VERDARA ALCIVAR MARIO DANIEL MEZA MENDOZA LUIS RAUL VELIZ MENDOZA CESAR AUGUSTO ALCIVAR ZAMBRANO CARLOS CHAVEZ SANCHES HENRRY ALEXANDER GARCIA GARCIA EDISON VELEZ SOLEDISPA JUAN CARLOS ROMERO
  2. 2. RESUMEN El siguiente proyecto de investigaciónque realizaremos los estudiantes de la Universidad Técnica de Manabí pertenecientes a la Facultad de Ciencias Matemáticas Físicas y Químicas de la carrera de ingeniería civil se basa en la identificación o forma del canal y en la medición de varios parámetros como lo son la sección transversal total de un canal, su perímetro húmedo, la sección transversal liquida, la longitud y la velocidad de escorrentía, para luego determinar el caudal de cierto curso de agua . El canal que vamos a utilizar esta ubicado en la ciudad de Portoviejo del cual vamos a tomar un pequeño tramo de el donde su pendiente sea regular, para poder realizar nuestro trabajo investigativo, para llevar acabo esto es necesario utilizar nuestro ingenio y conocimientos ya adquiridos a lo largo de nuestra vida estudiantil y para dar fe de nuestro trabajo es de obligatoriedad tener evidencias presentadas en fotografías donde aparecerán todos los integrantes que conforman el grupo de trabajo.
  3. 3. SUMMARY The followingresearch project thatwill makethe studentsof the Technical Universityof Manabíbelonging tothe Faculty ofMathematicsPhysics and Chemistryof thecivilengineering careeris based onthe identification orchannel shapeand measurementofvarious parameterssuch asthetotal crosssectionofa channel,itswetted perimeter, liquidcross-section, length and speed ofrunoff,and thendetermine the flowofawatercourse.The channelthat we useis locatedin the city ofPortoviejowhich we willtakea small section ofthewherethe slopeis regular, to performour research, to carry outthisyou need to useour ingenuityand knowledge alreadyacquiredthroughout ourstudent life andto attest toour workismandatoryto haveevidence presentedinphotographs whereyou see all themembersthat make up thetask force.
  4. 4. TEMA:MEDICION DE CAUDAL EN CORRIENTES LIBRES EN UN CANAL UBICACIÓN: CIUDAD DE PORTOVIEJO INSTALACIONES COMANDO DE LA POLCIA NACIONAL DEL ECUADOR. FECHA: 21-01-2013 DE EL
  5. 5. SIPNOSIS JUSTIFICACION El presente proyecto de investigación lo vamos realizar debido a la necesidad de aplicar y de llevar a la práctica nuestros conocimientos académico aprendidos a lo largo de nuestros estudios, y pondremos en acción un principio físico como lo es la hidrodinámica en la medicion del caudal de un curso de agua que es transportado por un canal mediante una formula especifica Q=V.A la cual representa varios parámetros. El caudal (Q) es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo y se representa en unidades de volumen/tiempo (m3/h – lt/sg). El área la cual es una medida de la extensión de una superficie, expresada en unidades de medida denominadas Unidades de superficie en este caso ya que el canal es de forma trapezoidal la formula es A= . La velocidad (V) es una magnitud física de carácter vectorial que expresa la distancia recorrida por un objeto por unidad de tiempo su formula es V= se representa en unidades de longitud/tiempo (m/seg-Km/h). La determinación de cada uno de los aspectos en este proyecto es de fundamental importancia ya que con esta investigación nos beneficiaremos cumpliendo con todos los parámetros establecidos, dando a conocer a la sociedad cuales son los verdaderos valores aplicados en este trabajo, abriendo paso a nuevos proyectos mas científicos y de mas profesionalismo ya que se otorgara esta información a quienes quieran seguir con un estudio mas avanzado y quieran aplicar métodos mas convencionales o de mayor agilidad para su conveniencia.
  6. 6. APLICACIÓN PRÁCTICA Este proyecto de investigación es de vital importancia paranosotros, nuestra carrera y nuestro docente Ing. José López ya que llevaremos a la práctica los conocimientos adquiridos en hidrología y constara como trabajo de campo que es exigido dentro del pensum de estudio de la universidad. En el canal ubicado dentro de las instalaciones del comando de la policía nacional aplicaremos un principio físico como lo es la hidrodinámica para medir el caudal en corrientes libres mediante la formula Q=V.A.Para determinar cada uno de sus parámetros llevaremos acabo una serie de mediciones y de cálculos matemáticos básicos. Todo esto lo realizamos el día lunes 21 del mes de enero del presente año 2013.
  7. 7. METODOLOGIA Los métodos que hemos aplicado en nuestra investigación de acuerdo a nuestras necesidades y requerimientos son los siguientes: Documental Gracias a libros de física y a páginas de internet logramos recolectar la información necesaria para realizar nuestro proyecto. NIVEL DE CONOCIMIENTO ADQUIRIDO 1) Explorativa Debido al arduo trabajo en grupo entre compañeros e integrantes del mismo los procedimientos aplicados en la medición de los parámetros serán determinados gracia a cada una de las ideas aportadas los compañeros. 2) Descriptiva y explicativa a. Una vez determinado el lugar en el que se iba a trabajar comenzamos con el análisis para especificar que forma tenía el canal dando a una conclusión de que el canal tenía una forma trapezoidal dándonos cuenta a la vez que dentro de él se encontraba una capa de lo que parece ser sedimentos sólidos. b. Luego procederemos a determinar uno de los parámetros que conforman la ecuación del caudal que es el área, ya que no tenemos ninguna de las dimensiones del canal decidimos encontrarlas por medición a cinta. Primero nos dirigiremos a medir su altura introduciendo una varilla de 4m de longitud y con una cinta desde los extremos del canal poniendo la cinta a nivel hasta topar la varilla y así determinar su altura. c. Una vez conocida su altura lo siguiente que definiremos será su base mayor y su base menor midiendo la base mayor del canal extendiendo la cinta en ambos extremos horizontales para saber cuál será el valor de base mayor total del canal. d. Ahora proseguiremos a hallar su base menor que es ahora la dimensión desconocida ya que el canal es de forma trapezoidal y un trapecio es el resultado del truncamiento de una pirámide el mismo que a su ves tiene dos triángulos dentro de si,haremos la determinación de su base menor tomando uno de esos triangulo, ya que constara con una altura determinada solo nos hará falta la inclinación o pendiente en otras palabras su hipotenuza,así que con la misma varilla la introduciremos por los lindares donde termina dicha inclinación para luego levantarla y pasarle la plomada para saber si esta vertical para luego medir la distancia que hay desde el filo del canal hasta parte donde estaba la
  8. 8. e. f. g. h. i. varilla , para después, ya conocidos estas dimensiones del triangulo su altura y su inclinación nos faltara su base es decir su lado adyacente, ese lado lo calculamos por el teorema de Pitágoras y, así lo que nos dio como resultado le sumaremos la misma cantidad del triangulo contiguo para luego restarle la distancia de la base mayor, hasta obtener su base menor. Una ves conocidas las dimensiones del trapecio proseguiremos con el cálculo de su sección transversal total. Luego daremos paso a determinar la sección transversal liquida, para ello necesitáremos saber cuál es la altura del liquido así que con la misma varilla realizaremos el mismo proceso que haremos con la altura total pero tomaremos esa altura por encima del lodo que existe en el canal, y como sabremos ya la base menor solo hará falta la base mayor del liquido así que el mismo proceso que realizaremos con la cinta para medir la base mayor del canal se lo aplicaremos a la base mayor del liquido, para luego conocidas las dimensiones calcular mediante formula la sección transversal liquida del canal. Después lo siguiente será la determinación del perímetro húmedo ya con la medidas de inclinación que haremos midiendo con la varilla tendremos que sumar las dimensiones para obtener el perímetro húmedo. Lo siguienteserá calcular el otro parámetro que es la velocidad, el calculo de este parámetro lo realizaremos tomando la sección del canal que será de 30m para luego determinar el tiempo mediante un cronometro, realizaremos una prueba que consistirá en saber cuanto se demoraba una botella plástica en llegar hasta la distancia establecida en la prueba para una vez ya conocidos estos aspecto, proceder a calcular la velocidad dividiendo la distancia propuesta para el tiempo que se tardara la botella hasta llegar a aquella longitud realizando dicha operación con una calculadora Realizadas todas las mediciones y cálculos requeridos daremos paso a calcular el caudal con el que viaja un curso de agua en el canal.
  9. 9. FACTIBILIDAD La realización de nuestro proyecto es tangible ya que se nos han facilitado todos los aspectos requeridos para culminar con éxito esto. Desde el asesoramiento personal de nuestro docente Ing. José López, el permiso respectivo de los señores policías nacional hasta los materiales y la colaboración de todos los integrantes que conforman el grupo de trabajo. La factibilidad de este proyecto es indispensable ya que es uno de tantos trabajos que se pueden realizar, y que prestan con todas las facilidades necesaria para poderlo ejecutar desde materiales hasta el aporte de información necesaria para la sociedad y estudiantes que requieran de datos para empezar con un estudio e investigación.
  10. 10. PROBLEMA CIENTIFICO En este proyecto de investigación la determinación del caudal que existen en un curso de agua transportado por un canal es el principal aspecto a determinar, es por esto que debida determinación de dicho parámetro debe realizarse en un tramo del el, donde su sección transversal sea regular para así poder conocer el caudal con el que transcurre una corriente libre, debiendo realizar esta operación mediante la formula especifica que nos servirá para calcularlo la cual es Q=V.A. La fórmula de Hazen-Williams, también denominada ecuación de Hazen-Williams, se utiliza particularmente para determinar la cantidad de agua que circula por un área y en un cierta cantidad de tiempo.
  11. 11. PREGUNTAS 1. ¿ Será posible analizar y determinar la forma del canal?. 2. Ubicar una sección del canal donde la pendiente sea regular. 3. Localizar mediante G.P.S LA ubicación del canal. 4. Determinar la sección transversal, la sección transversal liquida, el perímetro 5. húmedo, la altura , la base menor y mayor tanto de la sección liquida como la sección total y la velocidad de dicho canal. 6. Calcular el caudal de una corriente libre.
  12. 12. IMPORTANCIA El presente proyecto de investigación es de fundamental importancia ya que nos ayudara dar a conocer a la sociedad y la comunidad un parámetro esencial como es el caudal de un curso de agua, además la realización de esto nos llenara de satisfacción ya que aplicaremos todos nuestros conocimientos adquiridos a lo largo de nuestra vida estudiantil poniendo en practica lo aprendido en el aula, profundizándonos y relacionándonos en el área de la ingeniería civil. Posteriormente esta información estará a disposición de estudiantes o cualquier otra persona que tenga la curiosidad de investigar o que quieran realizar un trabajo parecido o profundizar mas en lo ya existente aquí debido a que tendrán una pauta especifica con la cual podrán guiarse en el trayecto de su trabajo, puesto esto a su disposición podrán realizar cualquier investigación que se requiera hacer o la obtención de parámetros no presentes aquí.
  13. 13. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL. Determinar el caudal de agua que pasa por un tramo del canal de corrientes libres del valle de Portoviejo en un día determinado. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Establecer las dimensiones del canal. Conocer su altura liquida. Determinar el abastecimiento que brinda el canal. Identificar su paso de trayectoria. Conocer la sedimentación existen en el canal. Poner en práctica los conocimientos adquiridos en el aula.
  14. 14. HIPOTESIS El canal en el cual hemos realizado nuestra investigación debe de cumplir con las normas estipuladas por las entidades encargadas del manejo y flujo de las corrientes libres en los canales. La cual nos dice que las obras que se ejecuten en los cursos de aguas superficiales (en los canales) no deberán modificar el flujo normal de la fuente donde se origina dicha corriente, además deben ubicarse en zonas donde no causen erosión o sedimentación y deberán estar por debajo de los niveles mínimos de agua en periodos de estiajes. Así como también los canales que transportan un determinado curso de agua deben disponer de los elementos necesarios para impedir el paso de Solidos y facilitar su remoción, así como un sistema de regulación y control, el exceso de agua deberá tomar su curso normal. La conducción del curso de agua a través del canal debe estar regida a las condiciones estipuladas por las entidades encargadas las cuales proponen que el material con el que se construyan los canales serán determinados en función al caudal y la calidad del agua. Así también debe tomarse en cuenta la velocidad del flujo no debe producir depósitos ni erosiones y en ningún caso será menor 0.60m/seg, los canales deberán ser construidos teniendo en cuenta las condiciones de seguridad que garanticen su funcionamiento permanente y preserven la cantidad y calidad del agua.
  15. 15. VARIABLES VARIABLE INDEPENDIENTE La forma geométrica del canal. VARIABLES INDEPENDIENTES Determinación de sedimentos sólidos. Determinación de las diversas dimensiones y parámetros del canal..
  16. 16. MARCO TEORICO HIDRODINAMICA Es la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento. Para ello considera entre otras cosas la velocidad, la presión, el flujo y el gasto del liquido. Es la parte de la hidráulica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento. Para ello considera entre otras cosas la velocidad, la presión, el flujo y el gasto del liquido. APLICACION DE LA HIDRODINAMICA Las aplicaciones de la hidrodinámica, se pueden ver en el diseño de canales, puertos, prensas, cascos de barcos, elices, turbinas, y ductos en general. El gasto se presenta cuando un liquido fluye atraves de una tubería, que por definición es: la relación existente entre el volumen del liquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarde en fluir. FORMULA QUE SE UTILIZA PARA DETERMINAR EL CAUDAL DE AGUA Caudal es la cantidad de fluido que pasa a través de una sección en la unidad de tiempo, medido en volumen. Si en vez de medir la cantidad que circula en volumen se lo establece en peso se lo puede definir como gasto. A ello lo designamos con la letra Q. Las unidades dependen del sistema usado. El caudal de un río puede calcularse a través de la siguiente fórmula: Donde: Caudal (m3/s) Es el área ( m2) Es la velocidad lineal promedio. ( m/s) CAUDAL DE UNA CORRIENTE (Q) Se llama caudal de la corriente, al cociente entre el volumen del líquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarda en fluir. Q=V/t Siendo: Q = Caudal en m3/s V = Volumen en m3 t = Tiempo en s
  17. 17. El Caudal también lo podemos calcular, si conocemos la velocidad que lleva el líquido y el área de la sección transversal de la tubería. El volumen del líquido que fluye por la tubería es igual a: V=A.v.t Si queremos conocer el volumen del líquido que pasa del punto 1 al punto 2 de la tubería, multiplicamos el área, la velocidad del líquido y el tiempo que tarda en pasar por los puntos mencionados. Sabemos que: V=A.v.t (1) Q=V/t (2) Al sustituir (1) en (2) nos queda: Q=A.v.t/t Y nos queda que: Q=Av. Siendo: Q = Caudal en m3/s A= Área en m2 v = velocidad del líquido en m/s Ejemplo: La figura 87 ilustra bien esta idea. Si presionamos de igual manera el pistón de dos jeringas idénticas, una sin aguja y otra con aguja, podremos apreciar que el líquido sale mucho más veloz en el segundo caso; es decir, cuando la sección del conducto es menor. En realidad, la rapidez v con que se mueve el fluido es inversamente proporcional a la sección A de la cañería. Ello ocurre igual con el agua que fluye por un río o canal, que se mueve más rápido en los lugares en que éste es más angosto o menos profundo. Este fue el primer descubrimiento de Bernoulli, el cual puede expresarse diciendo que:
  18. 18. V • A = constante Rapidez de flujo de fluido: cantidad de flujo que fluye en un sistema por unidad de tiempo. Se puede expresar como rapidez de flujo de volumen (Q): que es el volumen de flujo de fluido que pasa por una sección por unidad de tiempo (más conocida como CAUDAL). Q = v: velocidad A: área de la sección transversal. v· promedio del A flujo La ecuación de continuidad La conservación de la masa de fluido a través de dos secciones (sean éstas A1 y A2) de un conducto (tubería) o tubo de corriente establece que: la masa que entra es igual a la masa que sale. Definición detubo de corriente: superficie formada por las líneas de corriente. Corolario 2: solo hay tubo de corriente si V es diferente de 0. La ecuación de continuidad se puede expresar como: Cuando , que es el caso general tratándose de agua, y flujo en régimen permanente, se tiene: O de otra forma: (El caudal que entra es igual al que sale) Donde: Q = caudal ( )
  19. 19. V = velocidad A = área transversal del tubo de corriente o conducto Que se cumple cuando entre dos secciones de la conducción no se acumula masa, es decir, siempre que el fluido sea incompresible y por lo tanto su densidad sea constante. Esta condición la satisfacen todos los líquidos y, particularmente, el agua. ESTRUCTURAS DE CONDUCCIÓN DEL AGUA CANAL Un canal puede ser artificial o natural y es aquel que permite transportar el acceso de cualquier fluido. Para la conducción del agua en una explotación piscícola se pueden utilizar diferentes tipos de estructura. El más común es el canal abierto como canales de alimentación. CANALES DE ALIMENTACION Para suministrar agua desde la toma de agua principal a los estanques piscícolas. En una gran explotación con varios mecanismos de repartición, suele haber un canal de alimentación principal que se divide en canales de alimentación secundarios e incluso terciarios.
  20. 20. DISEÑO DE LOS CANALES Todos los canales deberán diseñarse de manera que tengan la necesaria capacidad de conducción de agua. Los canales se diseñan utilizando fórmulas que establecen relaciones entre la capacidad de conducción y la forma, el gradiente efectivo o pérdida de carga, y la rugosidad de las paredes. La fórmula comúnmente utilizada en que se incluyen todos estos factores es la ecuación de Manning. v = (1 ÷ n) (R2/3) (S1/2) Donde: v = velocidad del agua n= coeficiente de rugosidad de las R= radio hidráulico S = pendiente efectiva. en el paredes del del canal; canal; canal; PLANIFICACIÓN DE LA FORMA DEL CANAL Los canales pueden tener varias formas. En teoría, la forma más eficaz es el semicírculo, pero se trata de una forma poco práctica para los canales de tierra. Por ello, generalmente se utiliza únicamente en las conducciones elevadas prefabricadas de hormigón o de plástico. Frecuentemente, los canales sin revestir de las explotaciones agrícolas tienen una sección trasversal trapezoidal determinada por: La anchura (b) de su fondo horizontal; El coeficiente de pendiente (z:1) de sus paredes en ángulo; La altura máxima del agua (h); La sobreelevación (f) para evitar los desbordamientos. Cuando los canales están revestidos de ladrillos o de hormigón, pueden tener también forma rectangular.
  21. 21. PENDIENTES LATERALES DE CANALES TRAPEZOIDALES EN VARIOS SUELOS Tipo de suelo o de material de revestimiento Pendientes laterales con una inclinación no superior a Arena ligera, arcilla húmeda 3:1 18° 20' Tierra suelta, limo, arena limosa, légamo arenoso 2:1 26° 30' Tierra normal, arcilla grasa, légamo, légamo de grava, 1.5:1 légamo arcilloso, grava 33° 40' Tierra dura o arcilla 45° 1:1 Capa dura, suelo aluvial, grava firme, tierra compacta 0.5:1 dura 63° 30' Revestimiento de moldeado bloques de cemento 45° piedras, in Membrana de plástico sumergida hormigón armado situ, 1:1 2.5:1 22° 30' La pendiente longitudinal del fondo de los canales de tierra se determina atendiendo a las condiciones topográficas: En las zonas muy Llanas, la pendiente del fondo puede ser nula (canal horizontal) o al máximo presentar un valor mínimo de 0,05 por ciento, es decir de 5 cm por 100 m; En las zonas más inclinadas, la pendiente del fondo no debería pasar del 0,1-0,2 por ciento (entre 10 y 20 cm por 100 m) para evitar que el agua corra demasiado deprisa por el canal y lo desgaste. El nivel del fondo se puede bajar siempre que sea necesario mediante la construcción de obras de caída en el canal.
  22. 22. En los canales revestidos, por ejemplo los construidos con ladrillos u hormigón, la pendiente del fondo puede ser mayor, ya que es menor el riesgo de daños provocados por la erosión. DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD MÁXIMA DEL CAUDAL EN LOS CANALES En los canales abiertos, la velocidad del agua varía de acuerdo con la profundidad y con la distancia de las paredes del canal. En las proximidades del fondo y de los márgenes, el agua corre con menor rapidez. Al diseñar los canales, lo que interesa normalmente es la velocidad medía del agua en toda la sección trasversal del canal. La velocidad media máxima admisible en un canal para evitar la erosión depende del tipo de suelo o del material de revestimiento VELOCIDADES MEDIAS MÁXIMAS ADMISIBLES DEL AGUA EN CANALES Y CONDUCCIONES ELEVADAS Tipo de suelo revestimiento o de VELOCIDAD MEDIA MÁXIMA ADMISIBLE (M/S) CANALES SIN REVESTIR Arcilla blanda menuda o muy 0.2 Arena pura muy fina o 0.3 muy ligera Arena suelta muy ligera o 0.4 fango Arena gruesa arenoso ligero o suelo 0.5 Suelo arenoso medio y 0.7 légamo de buena calidad Légamo arenoso, pequeña grava 0.8 Légamo medio o suelo 0.9 aluvial Légamo arcilloso firme, légamo Grava firme o arcilla 1.0 1.1 Suelo arcilloso duro, suelo 1.4 de grava común, o ardila y
  23. 23. grava Piedra machacada y ardila 1.5 Grava gruesa, guijarros, 1.8 esquisto Conglomerados, grava 2.0 cementada, pizarra blanda Roca blanda, capas de 2.4 piedras, capa dura Roca dura 4.0 CANALES REVESTIDOS Hormigón de cemento 2.5 moldeado a pie de obra Hormigón de prefabricado cemento 2.0 Piedras 1.6-1.8 Bloques de cemento 1.6 Ladrillos 1.4-1.6 Membrana sumergida de plástico 0.6-0.9 CONDUCCIONES ELEVADAS Hormigón o metal liso 1.5-2.0 Metal ondulado 1.2-1.8 Madera 0.9-1.5 COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE UN CANAL El coeficiente de rugosidad (n) expresa la resistencia a la corriente de agua creada por los lados y el fondo de un canal. Cuanto mayor es el valor de n, mayor es la rugosidad de las paredes del canal y mayor es la dificultad encontrada por el agua para deslizarse por el canal. IMPORTANCIA DE LA PENDIENTE O GRADIENTE En los casos sencillos, se puede suponer que el fondo del canal está inclinado en dirección aguas abajo. De hecho, el agua fluye en los canales siempre que el nivel del agua es más alto en la parte de aguas arriba que en la de aguas abajo. Si un canal tiene fondo horizontal, se puede tornar como gradiente la diferencia de altura entre la parte de aguas arriba y la de aguas abajo. La pendiente S del fondo del canal se expresa en forma de metros de altura por metro de longitud del canal, por ejemplo, S = 0,01, es decir, el 1 por ciento. Cuanto mayor es el valor de S, mayor es el caudal.
  24. 24. Téngase en cuenta que, para obtener una corriente constante y uniforme y reducir el riesgo de sedimentación, el canal deberá construirse de tal manera que la pendiente del fondo siga el gradiente general, es decir, que la altura del agua permanezca constante. Sin embargo, por su mayor facilidad de construcción, la base del canal se hace casi siempre horizontal. Cuando la pendiente es muy ligerapodrá medir la distancia (d)horizontal o la distancia (d') sobre el terreno, obteniendodiferencias muy pequeñas en las mediciones. PREVISÍÓN DE LA CAPACIDAD HÍDRICA DE LOS CANALES DE TIERRA. Q = área de la sección trasversal mojada x v ALTURA DEL AGUA H (M) SECCIÓN TRASVERSAL MOJADA* A (M2) CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN DE AGUA Q(M3/S)** Q(M3/DAY) 0.1 0.115 0.0345 2981 0.2 0.260 0.0780 6739 0.3 0.435 0.1305 11275 0.4 0.640 0.1920 16589 0.5 0.875 0.2625 22207
  25. 25. ENSAYO 1. Determinación de la forma geométrica del canal. Realizando el análisis y la observación respectiva a el canal pudimos determinar que por las inclinaciones laterales que aquel tenia, su forma geométrica era trapezoidal, ayudándonos así a encontrar con mayor facilidad los parámetros parte de nuestra investigación. 2. Selección de un tramo en el canal donde su pendiente sea regular. La longitud propicia que tuvimos que escoger en un tramo del canal fue de 30 metros ya que en esa sección la pendiente era regular y cumplía con las condiciones que necesitábamos para realizar nuestro trabajo y el resultado de los parámetros no se viera alterado por la condición del canal. 3. Sedimentación dentro del canal. Al realizar el análisis para determinar la forma que tenia el canal y escoger el tramo donde su sección transversal sea regular, pudimos darnos cuenta que dentro de el, se encontraban desechos sólidos como arboles piedras entre otros, así como también una capa gruesa de lodo o sedimentos debajo de si, por ello teníamos que determinar cual era la altura de aquella sedimentación ya que esto iba a alterar el tirante liquido del agua dentro del el canal. 4. Medicion de la base mayor. Para determinar la distancia que tenia la base mayor del canal realizamos la medicion respectiva mediante una cinta métrica la cual era sostenida por dos persona una en cada extremo del canal, una vez concluido este proceso el resultado de la medicion de la base mayor fue de 7.88 metros de longitud de extremo a extremo. B=7.88m 5. Medicion de la altura total, atura del tirante liquido y la tura que tenia la sedimentación en el canal. Lo siguiente era determinar la altura total del canal ya que era un parámetro desconocido para nosotros así como también la altura del tirante líquido y la altura que tenia la sedimentación. Procedimos primero a determinar la altura total del canal ya que era lo principal, realizamos este proceso mediante la medicion de una varilla de hierro de 4 metros de longitud la cual introducimos al canal de manera vertical, una vez allí con la cinta métrica ubicada en los extremos de la base mayor la alineamos junto a la varilla para mantener la uniformidad, luego le pasamos la plomada para mantener la vertical en un àngulo recto de 90 grados, así una ves realizado esto, lo siguiente era sacar la varilla del canal para tomar las respectivas
  26. 26. medidas de las diferentes alturas lo que nos dio un resultado de cada una de : H total=3.09m h tirante=0.93m h sedimento=0.61m Pudimos darnos cuenta que el sedimento alteraba la altura del tirante liquido debido al peso de el, lo cual causaba que el resultado del tirante liquido diera una altura de 1.54 metros pero gracias a la medicion con la varilla y que aquella tenia corrugaciones el sedimento se adhería a esta pudiendo determinar así dicha altura del sedimento y restando este resultado a la altura de 1.54 metros pudimos obtener la altura del tirante líquido. htirante= 1.54m – 0.61m=0.93 m 7.88m 3.09m 0.93m Tirante liquido 1.54 m 0.61m 6. Determinación de la base menor del canal. Como la longitud de la base mayor ya era conocida proseguimos a determinar la base menor del canal, la determinación de este parámetro fue realizada de la siguiente manera; tuvimos que introducir la varilla por los lideres del canal, es decir, por la parte inclinada de el, hasta que la varilla toque el fondo de el canal para una ves allí levantarla hasta ponerla vertical, para después con la cinta métrica desde de los extremos del canal pegarla y alinearla hacia la varilla para mantener uniformidad, luego una ves hecho esto pasarle la plomada a la varilla para mantenerla vertical obedeciendo a la gravedad, para luego tomar la medida de uno de los extremos del canal hasta la varilla dando como resultado de la medicion 2.50 metros de longitud, cumpliendo una ves con esto hicimosoperaciones. Debido a que el lado medido en este paso fue de 2.50 metros, le sumamos 2.50 metros del otro lado del canal, ya que dos de sus lados eran iguales dando como resultado de la adición 5 metros, la misma cantidad que tuvimos que restarle a la longitud de la base mayor que era 7.88 metros dando, como resultado 2.88 metros el mismo valor que iba a tener la base menor. B menor=2.88 m
  27. 27. 7.88m 3.09m 0.93m Tirante liquido 1.54 m 0.61m 2.88 m 7. Experimento para determinar la velocidad. La velocidad es otro de los parámetros importantes a calcular y cuyo valor no sabíamos, asi que tuvimos que ingeniárnosla para poder obtenerla, nos basamos en un experimento, el cual consistía en marcar una cierta distancia la cual fue de 29.80 metros de longitud en donde se lanzaría una botella plástica en el centro del canal y se tomaría el tiempo con un cronometro para saber cuanto se demoraba en llegar a la distancia establecida para luego calcular la velocidad con la que transita esa corriente de agua. El tiempo en el que la botella se tardo hasta llegar a los 29.80 metros fue de 1 minuto 34 segundos los cual equivales a 94 segundos. De allí dimos paso a calcular la velocidad sabiendo ya la distancia y el tiempo mediante formula: 8. Calculo de dimensiones faltantes en la medicion atraves de datos adquiridos en ella. Una ves realizadas todas las mediciones respectivas procedimos mediante calculo aritméticos y matemáticos a determinar el resto de dimensiones con los datos adquiridos ya, para determinar parámetros faltante no obtenidos en la medicion. 9. Realización del canal a escala para determinar mediante medicion las dimensiones faltantes. Primeramente con las dimensiones ya adquiridas en la medicion realizada anteriormente, dibujamos a escala el canal con todos sus datos generales para luego determinar cual iba a ser la base mayor y menor para la sección liquida, como ya conocíamos la base menor y mayor total del canal era fácil mediante líneas proyectar verticalmente desde la base menor hacia la base mayor, para asi mediante mediciones a regla saber cuales iban a ser los valores de dichas dimensiones lo cual resulto comenzando a medir desde un extremo del grafico hasta donde esta la línea proyectada que inicia desde la base manera y sumando asi el lado contiguo respectivamente : B liquida = 5.38m b liquida =3.88m h liquida =0.93m 1.25m 2.88m 1.25m
  28. 28. 0.50m 2.88m 0.50m 2.88m Así mismo pudimos determinar los lados de inclinación desde la base mayor liquida hasta la base menor del canal para determinar el calculo del perímetro húmedo. Este proceso lo realizamos de la siguiente manera como se conocía la altura desde el sedimento hasta el tope del tirante liquido que era de 1.54 metros de altura y sabíamos la distancia de las medidas desde un extremo del canal hasta la línea proyectada desde la base menor por medio del teorema de Pitágoras reemplazamos los valores para hallar el valor de esa inclinación llamada hipotenusa. De el canal de forma trapezoidal sacamos otra figura geométrica que es el triangulo rectángulo para aplicar el cual cuenta con sus dimensiones definidas ya. 1.25m 1.54m h= 1.98m h= 1.98m 10. Calculo de los parámetros como son la sección transversal total y liquida, el perímetro húmedo Ya encontradas las dimensiones del canal tanto en su totalidad como en las dimensiones liquidas así como la velocidad con la que transita la corriente de agua, podemos calcular los parámetros anteriormente ya mencionados, iniciando con el calculo de la sección transversal total del canal. SECCION TRANVERSAL DEL CANAL A total = m2 SECCION TRANSVERSAL DEL TIRANTE LÍQUIDO A liquida = =4.31m2 PERIMETRO HUMEDO P liquido=B+b+l2 = 5.38m + 2.88m + 1.98m + 1.98m =12.22m
  29. 29. 11. Determinación del caudal de la corriente abierta del canal. Ya una vez obtenido los parámetros que conforman la formula del caudal procedimos a calcular el principal parámetro objetivo de nuestra investigación. como ya conocemos la velocidad y el área del tirante liquido tan solo nos queda reemplazar valores y realizar las respectivas transformaciones de unidades para poder expresar el caudal en m3/h y en Lt/seg. Q=A.v= (4.31m2)(0.31m/seg)=1.3664m3/seg Metros cubicos por hora Q=1.3664m3/seg x Litros por Segundo Q=1.3664m3/seg x =1.336,1Lt/seg
  30. 30. MATERIALES Y MÉTODOS PARA LA INVESTIGACIÓN: Un flexo metro. Una cinta métrica de 30 metros. Una plomada. Un lapicero. Un palo (para medir alturas). Piola. Una poma (para medir la velocidad). Un celular (para calcular el tiempo). Una cámara (para anexos). Una calculadora. Regla. Hojas Lápiz.
  31. 31. CRONOLOGÍA: Día Contenido Lunes; 7 de El Ing., José López Farfán, nos indicó el trabajo que teníamos enero del 2013 que realizar y nos dio una pequeña pauta de como realizarlo. Miércoles; 9 El Ing. Nos dio unos detalles de cómo realizar la sinopsis y de enero del también sobre el informe que debemos entregar una vez 2013 hecho el trabajo. Sábado; 12 de Nuestro grupo de trabajo se reunió para ir a buscar el lugar en enero del 2013 donde podíamos realizar el trabajo de investigación. Después de revisar varias zonas nos decidimos por hacerlo en el comando de la policía nacional, ese mismo día que reconocimos el lugar se hizo una práctica para tener conocimiento de cómo lo podríamos realizar y para aclarar algunas dudas. Después de eso nos dirigimos a la casa de un compañero para proceder a realizar un borrador de la sinopsis. Lunes; 14 de El Ing. José López reviso el borrador y nos indicó los errores enero del 2013 que teníamos en la sinopsis. Miércoles; 16 El Ing. José López recogió la sinopsis corregida. Y se le de enero del indicamos el día que íbamos a realizar el trabajo. 2013 Sábado; 19 de El grupo se reunió para ir avanzando un poco en el informe enero del 2013 final. Lunes; 21 de Se procedió a realizar el trabajo de investigación con la enero del 2013 presencia del Ing. José López. En este se presentaron algunos inconvenientes ya que no nos permitieron entrar en las instalaciones de la policía nacional, viendo ese inconveniente el Ing. Nos dirigió a otro lugar propuesto por él. En ese lugar tuvimos que improvisar ya que algunos materiales que necesitábamos ya lo teníamos prestado en el lugar donde nosotros habíamos escogido para realizar nuestro trabajo. lunes; 28 de Nos reunimos para concluir el informe final de nuestro trabajo enero del 2013 de investigación.
  32. 32. OBSERVACION Debido a la poca colaboración de parte de la policía nacional no pudimos ingresar a sus instalaciones a realizar nuestro trabajo de investigación por lo cual tuvimos que realizar métodos parecidos para cumplir con nuestro objetivo pero no los mismos cambiando así los materiales y dificultándosenos mas la obtención de las dimensiones del canal. Aunque anticipando una debida conversación con el coronel encargado del comando para que pudiéramos ingresar los 10 integrantes del grupo, el día a realizarlo acompañados del ingeniero no nos accedieron el permiso al establecimiento y así obstruyendo la realización de nuestro trabajo por lo que no pudimos utilizar los materiales que allí ya nos habían proporcionado, y por la misma razón tuvimos que improvisar en otro lugar el cual no estaba dentro de lo estipuladogg.
  33. 33. CONCLUCIONES Como primera conclusión podemos decir que gracias al apoyo de nuestro docente Ing. José López y a la colaboración de todos los integrantes del grupo nuestro trabajo de investigación lo pudimos culminar con éxito ya que pudimos cumplir con la obtención de todos los parámetros requeridos en ella y pudimos vivir una experiencia satisfactoria ya que aplicamos los conocimientos adquiridos a lo largo de nuestra vida estudiantil. Pudimos darnos cuenta también del funcionamiento del caudal de una corriente libre en un canal el mismo que debe cumplir con varias normas estipuladas por las entidades que dirigen la organización de este servicio. Mediante varios aspectos observamos que la velocidad con la que transita una corriente libre por el canal, el cual fue objeto de nuestro estudio es menor a la velocidad estipulada en las normas, debido a que dicho canal en su interior se encontraba con sedimento y desechos sólidos además su tirante liquido era de baja altura lo que no permitíala total realización de nuestro trabajo. L o que corresponde a nuestro equipo de trabajo y al análisis realizado después de culminado nuestro trabajo y en base a lo ya aprendido podemos declarar que a mayor tirante liquido mayor velocidad de corriente y menor tirante menor velocidad de escorrentía, así como también pueden variar sus dimensiones y parámetros debido a la forma que tenga el canal o del material que se encuentre fabricado.
  34. 34. ANEXOS

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