Documento 651583

PRACTICA:
FLUJO EN UN DRENAJE EN SECCIÓN RECTANGULAR.
OBJETIVO.
Determinar las características y los patrones de flujo obtenidos por el agua que corre a través de
una alcantarilla rectangular con diferentes cargas aguas arriba, aberturas y gastos.
EQUIPO
a. Canal multipropósito de enseñanza, C4.
b. Bloque de alcantarilla armable, C4-62.
c. Gancho y punto indicador de nivel, de 300 mm de escala. Se necesitan 2.
d. Cronómetro en caso de la medición de gasto usando el tanque volumétrico.
Figura 3.1.- Perfil del accesorio C4-62, bloque – dren rectangular de alcantarilla armable.
TEORÍA
En este experimento se trata de observar el flujo en un canal rectangular que se instala
para drenar el agua a través de un terraplén o por debajo de otro cuerpo sólido. Esta alcantarilla
actúa como canal abierto. Sin embargo, en virtud de las condiciones de inundación de entrada o
salida puede convertirse en sumergida y una variedad de patrones de flujo puede existir. Una
alcantarilla trabajará ahogada al igual que una tubería, cuando la salida está sumergida o cuando
aguas arriba el nivel es suficientemente alto.
C = Máxima carga H posible sin que la toma se ahogue
D = La alcantarilla sigue sin trabajar a presión
E = Comienza la alcantarilla a trabar a presión
CASO
1 (A,B,C)
2 (D)
3 (E)
4 (F)
TOMA
No sumergida
Sumergida
Sumergida
Sumergida
ALCANTARILLA
A superficie libre
A superficie libre
Bajo presión
Bajo presión
DESCARGA
No ahogada
No ahogada
No ahogada
Ahogada
Figura 3.2.- Posibilidades de funcionamientos de alcantarillas
El objetivo es ver el rango de patrones que puedan existir, a fin de determinar la
carga/descarga características y para determinar las condiciones necesarias para que la
alcantarilla trabaje completamente llena. El desempeño de una alcantarilla se define por el
coeficiente de tirante aguas arriba/abertura (los valores típicos están en el rango de 1,2 a 1,5 en
función de la geometría y las condiciones.
PROCEDIMIENTO
Primera parte. Descarga ahogada.
Figura 3.3.- Variables en el dren rectangular con descarga ahogada.

Ajuste el canal para una pendiente positiva moderada.

Instalar el accesorio ajustable C4-64, dren rectangular, con una abertura entre 25 mm y
35 mm sobre una regla vertical adosada al canal.

Instale limnímetros inmediatamente antes y después del accesorio.

Instale el bloque vertedor al final del canal hasta obtener una descarga ahogada en el
dren.

Encienda el equipo de bombeo.

Ajuste la válvula de compuerta para un gasto deseado.

Ajustar una altura de dren para obtener una descarga ahogada, la cual se identifica
cuando la diferencia entre los tirante aguas arriba ( y1 ) y aguas abajo (y2 ) es pequeña.

Espere hasta que se establezca el ciclo de flujo en el equipo.

Registre los tirantes antes y después del dren con los limnímetros.

Mida el gasto con el caudalímetro o con el tanque volumétrico y un cronómetro.
Segunda parte. Descarga libre.
Figura 3.4.- Variables en el dren rectangular con descarga libre.

Retirar los bloque vertedores al final del canal para obtener una descarga libre en el dren.

Manejar una altura dren de 35 mm y esperar a que se cumpla el ciclo de flujo. Si se tiene
la descarga deseada tomar nota del tirante aguas arriba. En caso contrario reducir la altura
del dren hasta obtener el fenómeno deseado para registrar el tirante aguas arriba
correspondiente.

Reducir la altura del dren en 5 mm, esperar a que se establezca el fenómeno deseado y
registrar el nuevo tirante.

Repetir el paso anterior hasta que haya desbordamiento por encima del dren.

Reduzca el gasto, espere a que se establezca el ciclo y tomar nota del tirante aguas arriba
y medir la nueva descarga.

Se repite el paso anterior hasta que deje de existir una carga aguas arriba del dren (canal
en flujo libre).

Apague el equipo.

Desmonte los accesorios empleados y retire el exceso de agua con una toalla seca.

Colóquelos en su correspondiente lugar de guardado.
RESULTADOS Y CÁLCULOS
Utilice la hoja de cálculo desarrollada para esta práctica para investigar si existe una relación
matemática entre el cociente carga aguas arriba/altura y gasto. Anexe al presente reporte.
CONCLUSIONES
Responda a las siguientes preguntas
¿Para qué condición se tiene una ecuación más confiable de predicción del gasto en el dren?
¿Cuál es el gasto esperado para un tirante igual a 200 mm cuando el dren esté totalmente lleno
o sumergido?