Derivación de la ecuacion de la energia especifica
Enviado por CesarV19 • 1 de Marzo de 2022 • Informes • 1.538 Palabras (7 Páginas) • 182 Visitas
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CONTENIDO
1. INTRUDUCCION 2
OBJETIVOS 2
2. MARCO TEÓRICO 2
3. TRATAMIENTO DE DATOS 5
3.1. EQUIPO Y PROCEDIMIENTO: 5
3.2. CALCULO TIPO 6
4. RESULTADOS 8
5. CONCLUSIONES 10
6. BIBIOGRAFÍA 10
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Ejemplificación de Bernoulli 3
Figura 2. Cuerva de energía específica 4
Figura 3. Curva de energía específica 2 4
Figura 4. Energía específica para w=0.04 8
Figura 5. Energía específica para w=0.05 9
Figura 6. Energía específica para w=0.06 9
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Resultados 8
INTRUDUCCION
En canales a superficie libre se presentan una serie de fenómenos que permiten establecer el comportamiento de flujo y la profundidad en diferentes puntos a lo largo de este, los cuales son útiles, ya que podemos estudiar los cambios de energía en todo el sistema. Estas variaciones en el sistema se evidencian con frecuencia debido a la presencia de obstáculos que cambian significativamente la profundidad de la lámina de agua. El presente informe de laboratorio abarca diferentes conceptos teóricos que permitirán entender de manera más clara el tema estudiar, en nuestro caso la energía específica, adicionalmente esta práctica de laboratorio nos enseña de manera resumida la aplicación de la energía específica, ya que expone el comportamiento de un flujo en un canal rectangular para diferentes caudales, diferentes profundidades y diferentes cambios de sección del canal, con esto buscamos obtener la gráfica de energía especifica con un caudal determinado para así poder observar el fenómeno producido por el flujo del agua a través del canal y sus diferentes estados; subcrítico, crítico y supercrítico. Es importante el desarrollo de esta práctica ya que estos flujos de superficie libre están en cualquier parte de la vida cotidiana como los rio, vertederos, alcantarillados, canales y entre otros.
OBJETIVOS
- Mediante la práctica de laboratorio comprobaremos experimentalmente la ecuación de la energía específica deducida teóricamente para un canal prismático, el cual presenta un flujo uniforme y una pendiente suave.
MARCO TEÓRICO
El principio de Bernoulli establece que, dentro de un flujo horizontal de fluido, los puntos de mayor velocidad del fluido tendrán menor presión que los de menor velocidad.
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Figura 1. Ejemplificación de Bernoulli
También es posible aplicar esta ecuación a un canal a flujo libre con pendiente pequeña, esto último con el fin de garantizar que la distribución de presiones sea hidrostática; de manera que superficie libre del canal coincide con la línea piezométrica.
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Al hablar de energía específica, se debe especificar que esta es medida desde el fondo del canal en cuestión, por tal razón la variable Z toma el valor de cero (Z=0)
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Ya que 𝑉=𝑄/𝐴, la ecuación anterior se puede escribir de la siguiente manera:
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Ahora, si se trabaja con un canal rectangular, se pueden establecer las relaciones:
(siendo b la base del canal)[pic 14]
(siendo y el tirante hidráulico) [pic 15]
Dando como resultado:
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Esta última ecuación da como resultado la curva de energía específica que relaciona el tirante hidráulico con la energía generada; así mismo permite identificar el tipo de flujo a partir del punto crítico de la gráfica, es decir, el vértice de la curva. De igual manera se presentan 3 tipos de curvas que evidencian que a menor caudal el punto crítico se encuentra más así el origen del plano.
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Figura 2. Cuerva de energía específica
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Figura 3. Curva de energía específica 2
Partiendo de la ecuación implementada para canales rectangulares y derivando la misma en función de y.
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Siendo el área analizada el producto entre el ancho superficial y el diferencial de altura.
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Tomando el diferencial de energía sobre el dy como cero (dE/dy=0)
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Despejando la velocidad:
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De tal manera que Froud equivaldría a 1, de tal forma que se presenta un régimen crítico.
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Para la implementación de este ultimo criterio es necesario establecer que en este estado de flujo la energía específica es mínima, la cabeza de velocidad es la diferencia entre dicha energía y el tirante hidráulico crítico, y se necesita un flujo paralelo gradualmente variado.
En canales rectangulares se puede calcular el tirante hidráulico crítico y la energía mínima como:
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TRATAMIENTO DE DATOS
EQUIPO Y PROCEDIMIENTO:
• Canal rectangular de vidrio
• Compuerta graduable
• Medidor de flujo electromagnético
• Sistema de bombeo
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