Hidráulica de canales

Transcripción

1 Laboratorio de Hidráulia Ing. David Hernández Huéramo Manual de prátias Hidráulia de anales o semestre Autores: Guillermo Benjamín Pérez Morales Jesús Alberto Rodríguez Castro Jesús Martín Caballero Ulaje Jorge Leonel Angel Hurtado Juan Pablo Molina Aguilar Colaboradores: Alejandro Raúl Gutiérrez Obregón Elizabeth Pauline Carreño Alvarado Hétor Rivas Hernández Rukmini Espinosa Díaz

2 . ENERGÍA ESPECÍFICA Y RÉGIMEN CRÍTICO Objetivos El alumno omprenderá los oneptos que se representan en la urva de energía espeífia mediante su grafiaión auxiliada en datos de laboratorio, lo que le permitirá resolver problemas del movimiento de una masa líquida en un onduto abierto. Apliaión En el diseño de ondutos abiertos omo son los anales es importante definir la energía espeífia que presenta el flujo en una determinada seión, ya que esto nos permite definir la apaidad para desarrollar un trabajo, así mismo la determinaión del tirante rítio tiene una apliaión direta en la definiión del tipo de régimen que presenta un determinado esurrimiento, ya que si el tirante on que fluye un determinado audal es menor que el tirante rítio, se sabe que el esurrimiento es en régimen superrítio (rápido) y si es mayor que el rítio entones el esurrimiento es en régimen subrítio (lento). Definiiones, fórmulas y unidades a utilizar Total (H). La energía total en una seión ualquiera de un flujo se expresa por medio de la suma de las energías de posiión y inétia, es deir: H E posiión E inétia P V z. g (E). Se define omo la energía por unidad de peso (.) onsiderar la plantilla del onduto omo plano de referenia (z = 0) se tiene: m kg ), que al kg V E y. g ya que la arga de presión en la plantilla debido al tirante de agua y es p /, (figura

3 Considerando la euaión de ontinuidad ( AV ), se tiene la siguiente euaión para la energía espeífia: E y. ga FIGURA. mínima (E min ). Es la energía mínima o rítia on que un ierto gasto puede fluir en un anal y es el límite entre el flujo subrítio y superrítio, tal omo se puede apreiar en la figura anterior. Para alular la energía mínima derivamos la euaión de la energía: de g A da g A da ga da. En la figura. de la seión transversal se dedue que: da B. Entones, se tiene que la euaión que permite alular la energía mínima o ondiión rítia es: de ga B 0.6

4 g A.7 B Y, para una seión retangular, en la ual B b y A by, el tirante rítio (y ) se puede obtener omo: by y.8 g b gb La energía mínima para una seión retangular se puede alular por medio de la siguiente euaión: E min b y g y y y y y.9 g A g b y En las fórmulas anteriores se tiene que: peso espeífio del agua (kg/m ). P = presión (kg/m ) V = veloidad del flujo. g = aeleraión de la gravedad (9.8 m/s ). = gasto (m /s). A = área del onduto (m ). B = anho de la superfiie libre del agua. b = anho de la plantilla del anal. Proedimiento. En el anal de pendiente variable se mide el anho de la plantilla, aproximadamente se pone el anal on una pendiente nula (horizontal) y se hae pasar un ierto gasto, el ual se debe de alular (posterior a la realizaión de la prátia), por medio de la mediión de la arga sobre el vertedor Rehbok instalado al final del anal de retorno (investigar la fórmula omo una atividad adiional).. Una vez que se establee el flujo, se mide en dos seiones del anal, previamente determinadas, los tirantes de agua que se presentan onsignando los datos en la tabla... Se inrementa lentamente la pendiente del anal y se miden los tirantes en el anal, onsignando las leturas obtenidas en la tabla., repitiendo lo mismo para al menos pendientes diferentes.. Se regresa el anal a pendiente nula y se ambia el gasto por medio de la válvula de ontrol, proediendo a repetir los pasos desde el punto, por lo menos para gastos más diferentes, onsignando los resultados en la tabla..

5 Atividades. Construir las gráfias de la euaión de la energía on los datos obtenidos de la prátia para los tres audales medidos (tirante en el eje de las ordenadas).. Obtener la energía espeifia mínima que orresponde al tirante rítio y el valor de éste último.. Analizar las gráfias de la energía y expliar porqué ambian entre ellas y de que depende la urva de la energía.. Expliar si suedería lo mismo si el anal fuera trapeial. TABLA. b = m. en el vertedor Rehbok: Gasto : (m /s) () Nº de ensayo () y () A (m ) Seión Seión () V () E (6) y (7) A (m ) (8) V (9) E Nombre del alumno: Matríula:. Semestre: Seión: N de equipo: Laboratorista:.

6 TABLA. (ontinuaión) b = m. en el vertedor Rehbok: Gasto : (m /s) () Nº de ensayo () y () A (m ) Seión Seión () V () E (6) y (7) A (m ) (8) V (9) E b = m. en el vertedor Rehbok: Gasto : (m /s) () Nº de ensayo () y () A (m ) Seión Seión () V () E (6) y (7) A (m ) (8) V (9) E Nombre del alumno: Matríula:. Semestre: Seión: N de equipo: Laboratorista:.