PRACTICA N°2: DERIVACIÓN DE LA ECUACIÓN DE LA ENERGÍA ESPECÍFICA

PRACTICA N°2: DERIVACIÓN DE LA ECUACIÓN DE LA ENERGÍA ESPECÍFICA

NOMBRES:

DIEGO ANDRÉS MADERO VESGA - 2164610

LIZ DANIELA MELLAN ARENAS - 2164597

DAYAN EDUARDO RAMOS PÉREZ-2164606

AUXILIAR:

OMAR PINEDA

GRUPO:

LUNES 2-4 PM

LABORATORIO HIDRÁULICA

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

BUCARAMANGA

2019-II

1. RESUMEN

El ensayo en el laboratorio consistió en hacer circular agua en un canal de sección rectangular, en donde se desea calcular el experimentalmente la energía especifica. Para desarrollar este informe, se hizo la práctica respectiva en el laboratorio de Hidráulica, con ayuda de un canal rectangular de vidrio en el cual se hizo circular un caudal el cual se determinó su valor mediante un medidor de flujo electromagnético, posteriormente se esperó a que el flujo se estabilizara y se procedió a bajar una compuerta graduable a una altura establecida con respecto al fondo del canal, se aguardó a que se estabilizara el flujo nuevamente y luego se tomó la altura aguas arriba ( antes de la compuerta) y aguas abajo ( después de la compuerta). Se repitió este mismo procedimiento otras dos veces variando la altura de la compuerta. Se registraron los datos obtenido en la respectiva hoja de datos y se procedió a hacer los respectivos cálculos establecidos.

1. OBJETIVOS

• Hallar los valores de energía específica y definir el tipo de flujo que se presenta cada altura realizada.
• Dibujar y comparar las curvas de E vs y, para las diferentes alturas correspondientes a un caudal dado.
• Realizar la toma de datos de manera correcta, evitando así posibles resultados y conclusiones erróneas.

1. MARCO TEÓRICO

En la hidráulica de canales se define la energía específica como la sumatoria de la cabeza de velocidad más una altura con respecto a una cota de referencia. Las velocidades cambian según la sección del canal que se esté evaluando, sin embargo, para una misma sección transversal, la energía específica depende únicamente del caudal y de las propiedades geométricas de la sección. (1)

3.1  Curva De Energía

 La curva de energía específica tiene forma de una parábola que abre hacia la derecha. La región sub crítica tiende asintóticamente a una recta de 45°. Las curvas de energía específica son útiles para resolver 3 tipos de problemas: problemas de continuidad, de elevaciones o presiones del fondo de un canal. Se puede observar que con excepción de la profundidad crítica, para cada valor de energía corresponden dos valores de profundidad, una sub crítica (mayor que la profundidad crítica) y una supercrítica (por debajo de la profundidad crítica). A medida que el caudal aumenta, la curva se desplaza hacia la derecha. La ecuación de la energía para un canal rectangular, de pendiente suave y con distribución uniforme de velocidad es: Al graficar el tirante contra la energía específica resulta una curva con dos asíntotas y un mínimo. En el caso general se observa que para un caudal y nivel de energía dados existen dos tirantes que tienen la misma energía. En el punto mínimo sucede para un nivel de energía dado existe un único tirante y. A partir de ese punto singular se distinguen dos ramas dentro de la curva. La rama superior, con asíntota que se aproxima a la recta a 45 grados (E = y), y la rama inferior con asíntota horizontal que se aproxima al eje de la energía específica.(3)

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3.2 Profundidad Crítica

La energía crítica es la energía mínima que puede tener la lámina de agua para ser capaz de transportar el caudal de origen. La profundidad crítica es la profundidad que corresponde a ese valor de energía. En la profundidad crítica, el número de Froude se hace igual a 1. (2)

3.3 Número De Froude

El número de Froude (Fr) es un número adimensional que relaciona el efecto delas fuerzas de inercia y las fuerzas de gravedad que actúan sobre un fluido, encanales abiertos nos describen del estado del flujo hidráulico. (2)

1. CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE DATOS

• Cálculos tipo para la altura de compuerta de 5 cm

• Velocidad 1

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• Velocidad 2

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• E1

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• E2

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• %E Energía

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• Y Teórico

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Despejando Y y reemplazando todos los valores, obtenemos:

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Descartando los valores negativos y el semejante a Y1, tenemos:

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• %E Y

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• Número de Froude 1

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• Número de Froude 2

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• Yc

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