DERIVACION DE LA ECUACION DE ENERGIA ESPECIFICA E
JHON JAIRO OSORIO ROMÁN
RAFAEL SAMITH MANJARREZ HERRERA
SARAY ESTHER DIAZ GARRIDO
ROGER ALMANZA DORADO
ING.
LUIS DIAZ
UNIVERSIDAD DE SUCRE
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA CIVIL
HIDRAULICA
30 DE NOVIEMBRE DEL 2012
SINCELEJO SUCRE
INTRODUCCIÓN
Se tiene por definición un canal abierto un conducto para flujos en la cual tiene superficie libre, la superficie libre es esencialmente un interface entre dos fluidos de diferente densidad, separados por efectos de gravedad y distribución de presiones. Los flujos casi siempre son turbulentos y no son afectados por tensión superficial en el caso del agua. Un caso particular de la aplicación de la ecuación de energía, cuando la energía está referida al fondo de la canalización, toma el nombre de energía específica en canales. Cuando la profundidad de flujo se gráfica contra la energía para una sección de canal y un caudal determinados, se obtiene entonces una curva de energía específica, Para un caudal constante, en cada sección de una canalización rectangular, obtenemos un tirante y un valor de energía específica, moviéndose el agua de mayor a menor energía con un gradiente, en este caso, coincidente con la pendiente de energía. Analíticamente es posible predecir el comportamiento del agua en el canal rectangular, sin embargo la observación del fenómeno es ahora de mayor importancia y toda conclusión estará ligada al experimento. El salto hidráulico es un fenómeno producido en el flujo de agua a través de un canal cuando el agua discurriendo en régimen supercrítico pasa al régimen subcrítico.
OBJETIVOS
GENERAL
Observar el comportamiento del flujo en un canal y familiarizarse con los parámetros que intervienen en la determinación de la energía específica en un canal
ESPECIFICOS
Realizar e interpretar la curva energía específica-tirante para los datos obtenidos en un canal de laboratorio.
Calcular la profundidad YC critica para pendiente igual cero.
PROCEDIMENTO
Coloque el canal en pendiente positiva.
Coloque la compuerta abierta en la mitad de la longitud del canal.
Encienda la bomba que suministra el flujo al canal.
Seleccione un valor de caudal.
Espere unos minutos a que el flujo se estabilice.
Baje la compuerta lentamente hasta obtener una abertura lo más pequeña posible, cuidando de que no se derrame el agua en el canal.
Espere a que el flujo se estabilice.
Mida la profundidad del agua en tres secciones a lo largo del canal, tanto aguas arriba como aguas abajo de la compuerta.
Anote los valores de las profundidades.
Registre las lecturas de los manómetros del venturímetro y medidor.
Sin variar el caudal, seleccione otras tres aberturas de compuerta y repita los pasos anteriores.
Determine el valor de la velocidad promedio a partir de las lecturas del venturímetro.
Promedie los valores de profundidad del agua para las lecturas aguas arriba y aguas abajo de la compuerta.
Con los valores promedios de tirante y de velocidad, calcule la energía específica para cada pareja de datos en el canal aguas arriba y aguas para cada abertura de compuerta.
Determine el caudal promedio para todas las mediciones.
Calcule el perímetro mojado, la profundidad hidráulica y el radio hidráulico para los valores medidos aguas arriba y aguas abajo para cada abertura de compuerta.
Calcule el número el número de Froude cada pareja de mediciones por cada abertura de compuerta.
Elabore una tabla con los datos medidos y procesados. Concluya
DATOS Y RESULTADOS
DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO
Caudal (L/min)
h (mm)
Y1 (mm)
Y0 (mm)
32,6
5
4,7
176,5
8
6,9
97
11
9,5
52,5
14
11,3
39,1
17
12,4
30
98,9
18
12,3
182,7
21
15
145,6
24
16,4
120,2
27
17,8
107,5
30
20,8
81
35
24,3
69,7
A continuación se presentan los cálculos de la velocidad antes de la compuerta y después de la compuerta, para luego con estas hallar la Energía Especifica. Solo se realizara el cálculo para un solo caudal y un solo h. Los demás resultados se resumirán en una tabla.
Para Q=32,6 L/min y h=5 mm
V0=QA=Qb*Y0=32.6 L/min*1 m31000 L*1 min60 seg0.075m*0.1765m
V0=0.041 m/seg
E0=Y0+V022g 0.1765m+(0.041m/seg)22*9,81 m/seg2
E0=0.176586 m
V1=QA=Qb*Y1=32.6 L/min*1 m31000 L*1 min60 seg0.075m*0.0047m
V1=1.541 m/seg
E1=Y1+V122g 0.0047m+(1.541 m/seg)22*9,81 m/seg2 E1=0.125792 m
RESULTADOS
Q (L/min)
h (mm)
Y1 (mm)
Y0 (mm)
Área A0
Área A1
V0 (m/s)
V1 (m/s)
E0 (m)
E1 (m)
32,6
5
4,7
176,5
0,0132
0,00035
0,041
1,5414
0,176586
0,125792
8
6,9
97
0,0073
0,00052
0,0747
1,0499
0,097284
0,063084
11
9,5
52,5
0,0039
0,00071
0,138
0,7626
0,05347
0,039139
14
11,3
39,1
0,0029
0,00085
0,1853
0,6411
0,04085
0,032249
17
12,4
30
0,0023
0,00093
0,2415
0,5842
0,032972
0,029797
98,9
18
12,3
182,7
0,0137
0,00092
0,1203
1,7868
0,183438
0,175027
21
15
145,6
0,0109
0,00113
0,1509
1,4652
0,146761
0,124417
24
16,4
120,2
0,009
0,00123
0,1828
1,3401
0,121904
0,107934
27
17,8
107,5
0,0081
0,00134
0,2044
1,2347
0,10963
0,095501
30
20,8
81
0,0061
0,00156
0,2713
1,0566
0,084752
0,077704
35
24,3
69,7
0,0052
0,00182
0,3153
0,9044
0,074768
0,065992
Para la profundidad crítica YC se tiene:
4.35 cm= Yc=Q2gA2=98.9 L/min*1000 cm31 L*1 min60 seg29,81mseg*100 cm1 m*75cm*4.35cm2
Yc=1648.333 cm3/seg2981cmseg*326.25 cm22 Yc=2.60 cm 4.35
Como el resultado es diferente, entonces hay que darle pendiente al canal para obtener la igualdad.
Grafica:
ANALISIS DE RESULTADOS
Como se puede apreciar en al grafica la relación existente entre la EC y el YC es proporcional, es decir un aumento en el tirante representa un aumento en al energía especifica y viceversa.
Como se observa en la grafica a medida que la EC disminuye, el tirante que se obtiene tiende a ser crítico, es decir cuando la EC es mínima el YC es crítico.
Se pudo apreciar los valores de YC obtenidos tanto analíticamente como gráficamente tienen una pequeña variación, esto debido a posibles errores presentados en la recolección de los datos.
CONCLUSIONES
La práctica es de gran importancia ya que en su realización se pudo observar el comportamiento de un flujo en un canal, para Así facilitarnos la familiarización con todas las variables que rigen ese comportamiento.
La práctica fue de gran enriquecimiento profesional, ya que se nos permitió conocer por medio de modelaciones en laboratorio los posibles problemas que se pueden presentar en nuestro directo contacto con una obra, con las mismas o muy parecidas especificaciones de obra.
