Informe #5. Deri.. de La Ecuacion de Energia Especifica

5/28/2018 Informe #5. Deri.. de La Ecuacion de Energia Especifica

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I N G E N I E R I A C I V I L

2013

DERIVACION DE LA

ECUACION DE ENERGIA

ESPECFICAINFORME #5

BENAVIDES JARABA EMILIO JOSE

GARCIA MEDINA LUIS EDUARDO

NAVARRO ANAYA DEICY JUDITH

ROMERO RAMIREZ JUAN LUIS

LABORATORIOS DE HIDRAULICA


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UNIVERSIDAD DE SUCRE

DERIVACION DE LA ECUACION DE ENERGIA ESPECFICA

DERIVACIN DE LA ECUACIN DE ENERGA ESPECFICA

Informe #5

BENAVIDES JARABA EMILIO JOSE

GARCIA MEDINA LUIS EDUARDO

NAVARRO ANAYA DEICY JUDITH

ROMERO RAMIREZ JUAN LUIS

DOCENTE:

LUIS RAFAEL DIAZ PERALTAIng. agrcola


FACULTAD DE INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA CIVILLABORATORIO DE HIDRAULICA

SEMESTRE V

2013


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RESULTADOS

Datos Experim entales

# caudal Q (l/min) H (mm) Y0 (mm)Aguas Arriba

Y1 (mm)Aguas Abajo

1 40.6

7 171.2 6.4

10 95.3 8.9

13 62.4 10.9

16 47.8 13.4

19 35.1 15.0

2 53.1

10 155.2 7.5

13 102.6 10.7

16 74.6 12.5

19 57.2 14.8

22 46.0 17.0

# caudal Q (m /s) H (mm) Y0 (m)Aguas Arriba

Y1 (mm)Aguas Abajo

1 0.000677

7 0.1712 0.0064

10 0.0953 0.0089

13 0.0624 0.0109

16 0.0478 0.0134

19 0.0351 0.0150

2 0.000885

10 0.1552 0.0075

13 0.1026 0.0107

16 0.0746 0.0125

19 0.0572 0.0148

22 0.0460 0.0170


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Clcul os de la ener ga especfic a para cada ti ran te Y en cad a seccin de

f lujo d el canal rectangu lar

La compuerta utilizada en el canal rectangular posee un ancho de 0.075 m

(

)


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Siguiendo la aplicacin de las formulas anteriores para determinarla energa

especfica de cadatirante se obtienen los siguientes resultados.

Q (m3/s) Y0 (m)Aguas arriba

Y1 (m)Aguas Abajo E0 (m) E1(m) E(m)

0.000677

0.1712 0.0064 0,17134169 0,10779017 0,06355152

0.0953 0.0089 0,09575727 0,06132951 0,03442776

0.0624 0.0109 0,06346656 0,04585448 0,01761209

0.0478 0.0134 0,04961761 0,03652843 0,01308917

0.0351 0.0150 0,03847087 0,03345752 0,00501335

0.000885

0.1552 0.0075 0,15549463 0,13366604 0,02182859

0.1026 0.0107 0,10327417 0,07268655 0,03058762

0.0746 0.0125 0,07587523 0,05791978 0,01795545

0.0572 0.0148 0,05936907 0,04719974 0,01216932

0.0460 0.0170 0,46003354 0,04155654 0,418477

Para la seccin 0 se graficaron los resultados dados y se obtuvieron las

siguientes representaciones grficas.

Grafica N1. Realizando la grfica E0 vs Y0 para Q1 constante

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0 0.05 0.1 0.15 0.2

TIRANTESY0

ENERGIA 0

E0 Vs Y0 (caudal 1)


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Grafica N2. Grfica de E0 vs Y0 para Q2 constante

Para la seccin 1 se graficaron los resultados dados y se obtuvieron las

siguientes representaciones graficas.

Grafica N3. Grafica de E1 vs Y1 para Q1 constante.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

TIRANTESY0

ENERGIA E0

E0 Vs Y0 (caudal 2)

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

TIRANTESY1

ENERGIA E1

E1 Vs Y1 (caudal 1)


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Grafica N4. Grafica de E1 vs Y1 para Q2 constante.

Calculo de los Yc para cada caudal correspondiente del flujo en el canal.

- Para caud al #1.

0,00902667m2/s

3

g

2q

=cY 3

9.81

27)(0.0090266

=cY cY =0.020 m

Emin= 1.5 Yc Emin= 0.030 m

2)*0

(Yg2

2Q

0Y

CE

b

2.075)][(0.020)(0(9.81)2

2(0.000677)0.020Ec

Ec= 0.030m

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

0 0.05 0.1 0.15

TIRANTESY1

ENERGIA E1

E1 Vs Y1 (caudal 2)


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- Para caud al #2.

2/s

3

g

2q

=cY 3

9.81

2(0.0118)

=cY cY =0.024m

Emin= 1.5 Yc Emin= 0.036 m

2)*(Ycg2

2QYEc

b

c

2.075)][(0.036)(0(9.81)2

2(0.000885)0.036Ec

Ec= 0.041m

CAUDAL 2

Y (cm) E (cm)15,52 15,549463

10,26 10,327417

7,46 7,587523

5,72 5,936907

4,60 46,003354

2,40 4,10

0,75 13,366604

1,07 7,268655

1,25 5,791978

1,48 4,719974

1,70 4,155654


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Grafica N6. Curva de la Energa especfica para caudal 2.

Representacin del canal abierto rectangular Armfield C4-MKII

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 10 20 30 40 50

TIRANTES(cm)

ENERGIA (cm)

CURVA DE ENERGIA

ESPECIFICA (Caudal 2)

Rgimen supercrtico

Rgimen supercrtico


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ANLISIS DE RESULTADOS

Despues de analizar cada grafica obtenida para seccion de flujo en el canal se

observa que la energia especifica del flujo en la seccion por unidad de peso

depende del tirante y de la velocidad del flujo en el canal, sin embargo, estos 2

ultimos elementos funcionan en sentido contrario, para un valor dado del caudal

dado en este caso (Q=cte ).

De las graficas que se obtuvieron para caudal, se aprecia que en cuanto aumenta

el caudal la curva se aleja de los ejes de las coordenadas y los valores de energia

especifica tambien aumentan asi mismo el valor de tirante.

Ubicandonos en las graficas N3 y N4, para la seccion 1 se observan claramente

el punto en el que le curva se encuentra en energia minima, coincidiendo estos

con los calculados matematicamente (Q1=0.030m; Q2=0.041m). De aqu se

comprenden esos cambios de energia que se producen debido a los cambios

dependientes, es decir, cuando esta aumenta el flujo adquiere mayor velocidad y

el tirante disminuye.

Los grficos N1 y N2, muestran que la energa es directamente proporcional altirante en la seccin aguas abajo, es decir, a medida que aumenta la profundidad

aumenta la energa en esta seccin del canal. Mientras que los grficos N3 yN4,

nos arrojan que estos son inversamente proporcionales debido a a que cada vez

que el tirante disminuye la energa en este aumenta.

Por otra parte; de las graficas se observa y se comprueba que a mas

profundidadcritica (seccion 0 aguas arriba), el flujo es lento, por lo que el regimen

de flujo que predomina es de carcter subcritico. ( Ver grafica N1 y N2). Mientrasque en la seccion 1 (aguas abajo) el flujo es menor debido a la profundidad critica

por tanto el regimen se convierte en flujo supercritico.( Ver grafica N3 y N4)

Para tener en cuenta segn se comprende, que cuando E1es menor que E0no

hay posibilidad de flujo, por lo que la energia no es coherente con el caudal


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presente, pero, cuando E1 es mayor que E0 como en este caso, si hay flujo, ya que

para cada valor de energia especifica existe 2 tirantes.

De las graficas N5 y N6, se pueden apreciar de forma clara la caracteristicas y

el tipo de flujo que rige en un regimen subcritico y supercritico, la linea que

atravieza el punto de interseccion del Yc y el Ec, se observa que en este punto se

da una deflexion de la curva, la cual limita los regimen ya mencionados

anteriormente, de aqu, tambien se resalta el caudal predominado a la hora del

ensayo, de la forma que se comprenda que flujo es lento y que flujo es rapido, es

decir, aguas arriba y aguas abajo, respectivamente.

De la grafica N6, a diefrencia del N5, se obseva que el Yc determinado de

acuerdo a las formulas, muestra alguna irregularidad al no coincidir

numericamente con la de la grafica, por eso, a la hora de realizar y tomar lecturas

se deben de leer minuciosamente, para asi no cometer n los errores humanos lo

que llevaria a lo presentado en la grafica N5.


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CONCLUSIONES

Del anterior informe acerca la derivacion de la ecuacion de energia especifica en

el canal rectangular se concluye que:

Los flujos con profundidad pequea, estos van a tener un regimen de flujo

mayores al critico y mucho mas rapido, por lo que se comprenden que son

flujos supercriticos.

Los flujos de profundida mayor, son aguas lentas con flujos menores a

flujos criticos, es decir, flujos subcriticos.

Las energias especificas minimas para los dos caudales coinciden con las

energias minimas mostradas en los graficos, por el hecho que E1es mayor

E0.

A medida que se aumenta el caudal, la energia minima se hace cada vez

mayor con respecto a la disminucion del tirante.

En la seccion aguas abajo del canal la energia especifica aumenta a

medida que se hace mayor el tirante, por lo que se hace directamenteproporcional uno al otro.

En la seccion aguas arriba del canal la energia especifica presentada

aumento a medida que la profundidad o el tirante disminuye.


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GUIA SUGERIDA

1. Como es afectada la profundidad critica por el caudal de flujo?

RTA.Entre mayor sea el caudal mas se aleja la curva, es decir, aumenta el tirantey la energia especifica.

2. Los valores calculados para Ec concuerdan con loscorrespondientes puntos de energia minima de los graficos.?

RTA. Los valores concuerdan con los de Ec, ya que E1 es mayor que E0, almomento de graficar encontramos 2 tirantes.

3. Fue facil encontrar la combinacion para la profundidad critica en elcanal pendientado, ya que la pendiente es menor de 6 y no alteranmucho al momento de diferenciar los tirantes.?

RTA.Fue facil encontrar encontrar la profundidad critica para el canal pendientado.

4. Como se sabe que ha logrado la profundida critica?.

RTA.Ha logrado la profundidad critica cuando se encuentra con un punto unico dela curva d energia especifica es dide es minima.


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BIBLIOGRAFA

VICTORIA, F. P. Manual para ensayos de prdidas de energa en

accesorios de tubera en el laboratorio de hidrulica. 97. Octubre de 2006.

GILES,R. V. Mecanica de Fluidos e Hidraulica.Mc Graw Hill.

FOX R.W. & Mc . DONALD. A.T. Introduccin a la Mecnica de Fluidos.

Ed. Mc. Graw-Hill-1989.

MOTT,Robert Mecnica de Fluidos Aplicada. 6ta edicin, Editorial PrenticeHall. (pp. 3-18).

TE CHOW,Ven Hidrulica de los

canales abiertos

McGraw-Hill, 1994

Informe #5. Deri.. de La Ecuacion de Energia Especifica

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