ENERGIA ESPECIFICA PROCEDIMIENTO Y ESQUEMA DEL MONTAJE

LABORATORIO DE HIDRAULICA DE SISTEMAS DE SUPERFICIES LIBRES

ENERGÍA ESPECÍFICA

[pic 1]

Presentado por:

DANIEL RICARDO GONZALEZ SOTO 2098767

DANIEL RICARDO MENDOZA CRUZ

Presentado a:

ING. DIANA BELTRAN BELTRAN

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA JULIO GARAVITO

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D. C.; 14 DE FEBRERO DE 2017

Tabla de contenido

1.INTRODUCCION        3

2.OBJETIVOS        4

3. MARCO TEORICO        5

4.PROCEDIMIENTO Y ESQUEMA DEL MONTAJE        7

5.BIBLIOGRAFIA        9

1. INTRODUCCION

Trataremos el tema de energía especifica como es el comportamiento de un fluido y que tipo de régimen es según sus características analizaremos como un obstáculo puede hacer cambiar un  flujo de estado sub critico a crítico , entender como es el comportamiento de la energía como cuando se genera un obstáculo se requiere de una energía mínima para superarlo y como esto va relacionado con la profundidad critica.

También se entenderá como el cambio de caudal desplaza de una u otra manera la curva de energía y como esto afecta la profundidad critica y la energía mínima  

1. OBJETIVOS

1. Comprobar la teoría relacionada con el concepto de energía específica, analizando el flujo sobre un canal rectangular y variando las cualidades geométricas de este.
2. Calcular y verificar la presentación del régimen crítico del flujo en el canal, con su correspondiente profundidad crítica, yc , y energía específica mínima, Emín.
3. Dibujar y comparar las curvas de E vs. y,correspondientes a un caudal dado, Qo.

3. MARCO TEORICO

Para cualquier sección de un canal, se llama energía específica a la energía por unidad de peso del líquido en movimiento con relación a la lámina de agua o solera.

No es posible predecir el carácter del cambio de la energía específica entre las secciones 1 y 2. Es claro que la energía total debe disminuir, pero la energía específica puede aumentar o disminuir dependiendo de otros factores como la resistencia al flujo, la forma de la sección transversal, etc.

Definiendo la energía específica como la distancia vertical entre el fondo del canal y la línea de energía se tiene:

                                                              (1)[pic 2]

E: energía específica.

Y: profundidad de la lámina del líquido.

V: velocidad media del flujo.

g: aceleración de la gravedad.

                                                                      (2)[pic 3]

En función del caudal se tiene:

                                                            (3)[pic 4]

A: área de la sección hidráulica.

Para canales rectangulares solamente, utilizando el caudal por unidad de ancho,                                  q = Q/b (4) , la expresión es la siguiente remplazando (4) en (3):

                                                            (5)[pic 5]

q: caudal por unidad de ancho.

b: ancho de la solera del canal.

Para caudal constante y canal rectangular, la energía específica es función únicamente de la profundidad de flujo y su variación se muestra en la siguiente figura:

[pic 6]

Según la figura anterior se presenta un valor mínimo de la energía específica para una única profundidad, llamada profundidad crítica Yc. Para valores de energías específicas mayores que la mínima, el flujo se puede realizar con dos profundidades diferentes Y1< Yc ó Y2> Yc. Teniendo en cuenta que para caudal constante la velocidad varía inversamente con la profundidad, las velocidades correspondientes a profundidades menores que Yc son mayores que las correspondientes a profundidades mayores que Yc.

CLASIFICACIÓN DEL FLUJO

De acuerdo a lo anterior se tienen los siguientes tipos de flujo:

[pic 7]

                                                               (6)[pic 8]

Para canal rectangular B = b, Yh = Y.

La profundidad crítica se presenta cuando la energía específica es mínima, es decir:

[pic 9]

Así, la ecuación general de flujo crítico es:

[pic 10]

En donde:

Bc: ancho superficial del agua en la condición de flujo crítico.

Ac: área mojada en la condición de flujo crítico.

Para un canal rectangular se tiene [pic 11]

                                                                          (7)[pic 12]

De donde se observa que la profundidad crítica depende solamente del caudal y de la geometría del canal, no depende de la rugosidad ni de la pendiente.

La energía específica mínima en canal rectangular es:

[pic 13]

[pic 14]

1. PROCEDIMIENTO Y ESQUEMA DEL MONTAJE

P1.

- Determinar un caudal y hallar su respectivo caudal unitario

- Determinar el Yc y verificar si se puede ubicar en el canal, especificando en donde se encuentra y cuál es su valor.

- Para el canal con una pendiente muy pequeña, horizontal o  pendiente adversa tomar datos de láminas de agua en todo el canal.

- Luego con este mismo caudal cambiar la pendiente por una muy grande y tomar otros datos en todo el canal.

- Con los datos realizar la curva de energía específica, analizando resultados que obtuvieron.

P2: Para el canal en posición horizontal y la estructura que modifica la solera:

• Hacer circular un caudal.
• Calcular su respectivo caudal unitario y profundidad crítica y ubicarla en la estructura.
• Determinar 10 puntos sobre la estructura iniciando 20cm antes de ella y finalizando 10cm después, uno de los puntos debe de coincidir con el punto más alto de la estructura.
• Hacer con estos resultados la gráfica de lámina de agua versus el caudal unitario y la curva de energía especifica. (una solo grafica para 6 caudales).
• Repetir 3 veces.

P3: Para el último caudal del punto anterior cambiar la pendiente del canal y:

• Determinar 10 puntos sobre la estructura iniciando 20 cm antes de ella y finalizando 10cm después, uno de los puntos debe coincidir con el punto más alto de la estructura.
• Hacer con estos resultados la gráfica de lámina de agua versus caudal unitario y la curva de energía especifica. (una sola grafica)

P4: Para el canal en posición horizontal y la estructura que modifica el ancho del canal:

• Hacer circula un caudal.
• Calcular su respectivo caudal unitario y profundidad crítica y ubicarla en la estructura.
• Determinar 10 puntos sobre la estructura iniciando 20 cm antes de ella y finalizando 10 cm después, uno de los puntos debe coincidir con el punto más alto de la estructura.
• Hacer con estos resultados la gráfica de lámina de agua versus el caudal unitario y la curva de energía especifica. (una sola grafica para los 3 caudales)
• Repetir 3 veces.

Tomar medidas de los cambios de ancho de la sección, es decir, el ancho de la sección para cada punto de medición.

[pic 15]

Figura 10.6 HIDRAULICA EXPERIMENTAL 1

1. Estructura para la reducción gradual de la sección del canal.

[pic 16]

Figura 10.7 HIDRAULICA EXPERIMENTAL 1

1. Medidor de aguja.

1. CALCULOS Y RESULTADOS

Como se indica en el procedimiento realizaremos el primer paso de la primera parte que es la de tomar el caudal y calcular el cauda unitario

Para la toma del caudal se toma el dato del caudalimetro el cual es de  [pic 17]

Seguido de esto calculamos el caudal unitario de la siguiente manera

[pic 18]

Donde

Q: caudal circulante

b: base del canal

q: caudal unitario

[pic 19]

 [pic 20]

Como segundo punto procedemos a calcular la profundidad critica como

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