Energia Especifica

OBJETIVO GENERAL:

• Determinar la Curva de Energía Específica a un caudal constante y permanente.

• Observar el comportamiento de los flujos crítico, subcritico y supercrítico.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.

• Calcular la profundidad critica Yc y la energía específica mínima.

• Determinar la velocidad y la energía específica.

• Clasificar el flujo por cada profundidad experimental.

MARCO TEÓRICO

Energía Total (H). La energía total en una sección cualquiera de un flujo se expresa por

medio de la suma de las energías de posición y cinética, es decir:

Energía Especifica (E). Se define como la energía por unidad de peso, que al

Considerar la plantilla del conducto como plano de referencia (z = 0) se tiene:

ya que la carga de presión en la plantilla debido al tirante de agua “y” es p / ,

(figura 1)

Considerando la ecuación de continuidad (Q AV ), se tiene la siguiente ecuación para

la energía específica:

FIGURA 1.

Energía mínima (Emin). Es la energía mínima o crítica con que un cierto gasto puede fluir en

un canal y es el límite entre el flujo subcrítico y supercrítico, tal como se puede apreciar en

la figura anterior. Para calcular la energía mínima derivamos la ecuación de la energía:

En la figura 1 de la sección transversal se deduce que:

dA Bdy

Entonces, se tiene que la ecuación que permite calcular la energía mínima o condición crítica es:

Y, para una sección rectangular, en la cual B b y A by , el tirante crítico (yc) se puede

obtener como:

La energía mínima para una sección rectangular se puede calcular por medio de la siguiente ecuación:

En las fórmulas anteriores se tiene que:

peso específico del agua (kg/m3).

P = presión (kg/m2)

V = velocidad del flujo (m/s).

g = aceleración de la gravedad (9.81 m/s2).

Q = gasto (m3/s).

A = área del conducto (m2).

B = ancho de la superficie libre del agua (m).

b = ancho de la plantilla del canal (m).

EQUIPOS Y MATERIALES:

• Agua.

• 1 Cronómetro.

• 1 Canal Rectangular.

• 1 limnímetro

• Vertedero de pared gruesa

• Metro

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

• Colocar el canal de pendiente variable en posición horizontal

• Adaptar el vertedero de pared gruesa y la cuadrícula de mediciones en la ranura destinada para esta, la cual se encuentra en la parte media del canal.

• Graduar el caudal descargado por medio de válvulas, se debe empezar con un valor bajo para ir ascendiendo este valor al transcurrir la práctica de laboratorio.

• Después de graduar el caudal se deben tomar diferentes lecturas de limnímetro cada 25cm, para esto, se debe variar la pendiente del canal hasta un valor alto, conservar el caudal inicial.

• Tomar el valor del caudal en un determinado instante de tiempo, para conocer la descarga del orificio, (tiempo mayor a 15 segundos). Se debe anotar el valor del caudal.

• Hacer el mismo procedimiento para diferentes

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