Laboratorio 1 de Hidraulica II

8/15/2019 Laboratorio 1 de Hidraulica II

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Contenido

I. Introducción.........................................................................................................2

II. Objetivos.............................................................................................................3

III. Generalidades..................................................................................................4IV. Materiales utilizados........................................................................................5

V. Procedimiento E!erimental..............................................................................."

VI. #abla de !resentación de datos......................................................................."

VII. $%lculos matem%ticos......................................................................................&

VIII. $uestionario...................................................................................................'(


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I. Introducción

En este in)orme de laboratorio de *idr%ulica II e)ectuado el d+a & de abril del 2('"

en el ,ecinto -niversitario ,icardo Morales vil/s 0,-,M1 se *ace mención a lo

ue es la ener+a es!ec+)ica as+ como su determinación.

ntes de iniciar necesitamos saber ue la ener+a es!eci)ica ES de un l+uido

en un canal abierto es la ener+a mec%nica total 0e!resada como cara

*idr%ulica1 relativa al )ondo del canal.

a suma de la cara de !resión 6 la cara din%mica de un l+uido en un canal

abierto se llama energía especifica ES 6 se e!resa como7

Es= y+

V 2

2 g

8i se considera el )lujo en un canal abierto con un anc*o constante b. 8e observa

ue si el caudal es Q= AV = ybV la velocidad !romedio del )lujo !uede

e!resarse de la siuiente manera7

Es= y+Q

2

2 g b2

y2

Esta ecuación es mu6 instructiva !orue muestra la variación de la ener+a

es!eci)ica res!ecto a la !ro)undidad del )lujo.

2


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II. Objetivos

Objetivo General:

9eterminar la curva de Ener+a Es!eci)ica a un caudal constante 6!ermanente

Objetivos específicos:

9eterminar el caudal !ara los c%lculos de la curva de ener+a

$alcular los datos !ara la ecuación de la ener+a

Gra)icar la curva de ener+a

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III. Generalidades

9urante )lujos estacionarios en un canal abierto la razón de )lujo es constante 6

una r%)ica de E

s contra y !ara constantes : 6 b est% dada en la )iura. !artirde esta )iura se observa lo siuiente7

• a distancia desde un !unto en el eje vertical y a la curva re!resenta la

ener+a es!eci)ica corres!ondiente a este valor de !ro)undidad y . a !arte

entre la l+nea Es= y 6 la curva corres!onden a la cara din%mica 0o

ener+a cin/tica1 del l+uido 6 la !arte restante a la cara de !resión 0o

ener+a del )lujo1.

• a ener+a es!eci)ica tiende a in)inito cuando y→0 6 se vuelve iual a la

!ro)undidad del )lujo y !ara valores randes de y . a ener+a es!eci)ica

alcanza un valor m+nimo en un !unto intermedio llamado punto crítico,

caracterizado !or la profundidad crítica yc 6 la velocidad crítica V c .

a ener+a es!ec+)ica m+nima tambi/n se llama energía crítica.

• Eiste una ener+a es!eci)ica m+nima necesaria !ara mantener el caudal

dado. En consecuencia la ener+a es!eci)ica no !uede tener el valor

debajo de la ener+a es!eci)ica m+nima !ara un caudal dado.

4


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• -na l+nea *orizontal interseca la curva de la ener+a es!eci)ica solamente

en un !unto asi ue un valor )ijo de la !ro)undidad del )lujo corres!onde a

un valor )ijo de la ener+a es!eci)ica. Esto es de es!erarse !uesto ue la

velocidad tiene valor )ijo cuando : b 6 se es!eci)ican. 8in embaro si la

ener+a es!eci)ica es ma6or ue la ener+a m+nima una l+nea verticalinterseca la curva en dos !untos indicando ue un )luido !uede tener dos

!ro)undidades di)erentes corres!ondientes a un valor )ijo de ener+a

es!eci)ica. Esas dos !ro)undidades se llaman profundidades alternas.

• -n !eue;o cambio en la ener+a es!eci)ica cerca del !unto cr+tico causa

ran di)erencia entre las !ro)undidades alternas 6 !odr+a causar una

violenta )luctuación en el nivel del )lujo. Por lo tanto las o!eraciones cerca

del !unto cr+tico deben evitarse en el dise;o de canales abiertos.

IV. Materiales utilizados

os materiales utilizados !ara esta !r%ctica de laboratorio )ueron los siuientes7

ua ,ela $ronometro

$anal ,ectanular


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V. Procediiento !"periental

Para este laboratorio comenzamos nivelando el caudal a!roim%ndolo a un

!endiente menor o iual a cero. ueo se abrió la v%lvula !ara determinar elcaudal de trabajo cerrando el ori)icio de salida del tanue se realizó este

!rocedimiento & veces 6 se eliminaron los tiem!os ' 6 &. 8e !romediaron

los tiem!os 6 determinamos el caudal real mediante la siuiente )ormula7

Q R=Volumen

Tiempo promedio de recoleccin

ueo se *izo el c%lculo de tirantes variando la inclinación es decir la!endiente del canal abierto.

VI. #abla de presentación de datos

Par %m

etro

' 2 3 4 5 Pr o

m

edi

o

#ie

m!o

0s1

2'

.("

2'

.'=

2'

.4'

2'

.43

2'

.4>

2'

.3'4

:0m3?

s1

2.

3&

'

(@4

2.

3"

'

(@4

2.

34

'

(@4

2.

3&

'

(@4

2.

3&

'

(@4

2.34

'

(@4

$in elevación:

Par%metro ' 2 3 A ( ( (

B0cm1 (.43 (.4( (.3(

Para los %.&c de elevación:

Par%metro ' 2 3


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A = = = B0cm1 (.32 (.35 (.3(

Para los %.'(c de elevación:

Par%metro ' 2 3 A '" '" '"

B0cm1 (.3( (.25 (.2&


9/15

Para los %.)*c de elevación:

Par%metro ' 2 3 A 24 24 24

B0cm1 (.2> (.23 (.24

Para los %.+)c de elevación:

Par%metro ' 2 3 A 32 32 32

B0cm1 (.2" (.2' (.2'

Para los %.*%c de elevación:

Par%metro ' 2 3

A 4( 4( 4( B0cm1 (.2& (.2( (.'>

Para los %.*&c de elevación:

Par%metro ' 2 3 A 4= 4= 4=

B0cm1 (.25 (.2( (.'>

VII. -lculos ate-ticos

Para la deterinación de las pendientes se icieron los siguientes

c-lculos con la siguiente forula:

S=( H 1− H 2)

L x100

S 1=(0.150−0.150)

0.6 x100=0

S 2=(0.95−0.150)

0.6 x100=133.33

S 3=(0.31−0.150)

0.6 x100=26.66


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S 4=(0.39−0.150)

0.6 x100=40

S 5=(0.47−0.150)

0.6 x100=53.33

S 6=(0.55−0.150)

0.6 x 100=66.66

S 7=(0.63−0.150)

0.6 x100=80

/ora calculaos 0c1c2 con b3'.4c

Y c=( Q2

gb2 )

1

3

Y c=( (2.34 x10−4)2

(9.81)(0.015)2 )1

3

Y c=2.9cm

5aceos el c-lculo para todos los tirantes ' ediante la siguiente

tabla:

6

0

1c

2

/1c)2

A=Y ∗b

A=Y ∗1.5

V1c7s2

V =Q

A=

2.34 x10−4

A

!1c2

E= y+V

2

1962

'

'.4

3

2.'45

'.(> x10−4

'.43

)

'.3

2

'.>=(

'.'= x10−4

'.32

+

'.3

(

'.>5(

'.2( x10−4

'.3(


11/15

*

'.2

>

'.>35

'.2' x10−4

'.2>

4

'.2

"

'.=>(

'.24 x10

−4

'.2"

(

'.2

&

'.>(5

'.23 x10−4

'.2&

8

'.2

5

'.=&5

'.25 x10−4

'.25

5aceos el c-lculo para todos los tirantes ) ediante la siguiente

tabla:

6

0

1c

2

/1c)2

A=Y ∗b

A=Y ∗1.5

V1c7s2

V =Q

A=

2.34 x10−4

A

!1c2

E= y+V

2

1962

'

2.4

( 3." ".5( x10

−5

2.4(

) 2.

3

5 3.525 "."4 x10

−5

2.35

+

2.2

5 3.3&5 ".>3 x10

−5

2.25

*

2.2

3 3.345 &.(( x10

−5

2.23

4

2.

2' 3.3'5 &.("

x10−5

2.2'

(

2.2

( 3.3 &.(> x10

−5

2.2(

8

2.2

3.3 &.(> x10−5 2.2(


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(

5aceos el c-lculo para todos los tirantes + ediante la siguiente

tabla:

6

0

1c

2

/1c)2

A=Y ∗b

A=Y ∗1.5

V1c7s2

V =Q

A=

2.34 x10−4

A

!1c2

E= y+V

2

1962

'

3.3

( 4.>5 4.&3 x10

−5 3.3

)

3.3

( 4.>5 4.&3 x10

−5 3.3

+

3.2

& 4.>(5 4.&& x10

−5 3.2&

*

3.2

4 4.=" 4.=' x10

−5 3.24

4 3.

2

' 4.='5 4.=" x10

−5 3.2'

(

3.'

> 4.&=5 4.=> x10

−5 3.'>

8

3.'

> 4.&=5 4.=> x10

−5 3.'>


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VIII. uestionario

'.3.18 3.2 3.22 3.24 3.26 3.28 3.3 3.32

3.12

3.14

3.16

3.18

3.2

3.22

3.243.26

3.28

3.3

3.32

/ partir de los

resultados obtenidos graficar la curva de energía especifica

3.18 3.2 3.22 3.24 3.26 3.28 3.3 3.323.12

3.14

3.16

3.18

3.2

3.22

3.24

3.26

3.28

3.3

3.32

3.18 3.2 3.22 3.24 3.26 3.28 3.3 3.32

3.12

3.14

3.16

3.18

3.2

3.22

3.24

3.26

3.28

3.3

3.32


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). Interprete 9 analice sus resultados 9e )orma eneral !ara considerar la ener+a en )lujos de canales abiertos

usualmente se involucra una determinación de la ener+a ue !osee el

)luido en una sección de inter/s !articular. 9ic*a ener+a se encuentrare!resentada !or la ener+a es!ec+)ica la cual como !reviamente se

estableció es medida con relación al )ondo del canal 6 se com!one de

ener+a !otencial debido a la !ro)undidad o tirante del )luido m%s la ener+a

!otencial debida a su velocidad El !unto $r+tico es el !unto de in)leión de la curva ue corres!onde a un

tirante de 2.>cm !ara el cual la ener+a es!ec+)ica es m+nimaC dic*o !unto

es un !unto cr+tico !ara el cual eiste una !ro)undidad Dnica llamado

tirante cr+tico.+. eterine la profundidad critica teórica 9 cop-rela con la

profundidad critica e"periental obtenida de la curva de energía

especifica.

Y c=( Q2

gb2 )

1

3

Y c=

( (2.34 x10−4)2

(9.81)(0.015)2

)

1

3

Y c=2.9cm


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I;.

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