Laboratorio 2 Hidraulica de Canales

HIDRÁULICA DE CANALES LABORATORIO N°02:

2017-02

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.













Facultad de Ingeniería Carrera de Ingeniería Civil Laboratorio N°02

Curso: HIDRÁULICA DE CANALES- CI 174 Tema: Flujo Gradualmente Variado Variado Y Flujo en Vertederos y Compuertas

Sección: CV71 Sede: Villa Profesor: MONTESINOS ANDRESES, Fernando Integrantes:     

JHEISSON DE LA CRUZ MESÍ AS AS JHONATAN OLORTEGUI JHONAS HUAMAN RODRIGUES JUAN AMERICO LOPEZ ANDERSON SOTO CASIO













ÍNDICE EXPERIENCIA Nª 1: FLUJO GRADUALMENTE VARIADO (FGV) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

INTRODUCCIÓN OBJETIVO EQUIPO UTILIZADO PROCEDIMIENTO DATO CÁLCULOS CONCLUSIONES

EXPERIENCIA Nª 2: FLUJO SOBRE VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA 1. OBJETIVO 2. EQUIPO UTILIZADO 3. PROCEDIMIENTO

3.1. 3.2.

PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO LABORATORIO CALCULOS PARA VERTEDEROS TRIANGULAR Y RECTANGULAR

EXPERIENCIA N° 3: FLUJO EN COMPUERTA PLANA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

OBJETIVO FUNDAMENTO TEÓRICO EQUIPOS Y MATERIALES PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO PROCEDIMIENTO EN GABINETE CONCLUSIONES OBSERVACIONES

ANEXO: PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN













EXPERIENC EXPE RIENCIA IA N° 1 FLUJO GRADUALMENTE VARIADO INTRODUCCIÓN Se considera flujo gradualmente variado, al flujo permanente cuya profundidad varía

suavemente en todo un tramo dentro de la longitud de un canal, es decir, que en el tramo se cumplen dos cosas: a) Que las condiciones hidráulicas del flujo permanecen constantes constantes en el intervalo de tiempo de interés b) Las líneas de corriente son prácticamente prácticamente paralelas paralelas De acuerdo a lo anterior se acepta como factible que las ecuaciones y teorías de flujo uniforme se utilicen para evaluar la línea de energía, tomar rugosidades como constantes, suponer suponer que no ocurre arrastre de aire, la sección de conducción es prismática y constante y, que la pendiente del canal es pequeña. OBJETIVO

Observación experimental del FGV y toma de datos de las características del flujo mediante una tabulación de Distancia vs. Profundidades para su comparación con valores teóricos obtenidos mediante fórmulas. Equipos y materiales: 

Canal de pendiente variable



Vertedero



Limnímetro



Caudalímetro



Wincha

Fundamento Fundamento t eórico: Donde:

H = Z + Y co s θ + α

H: Altura respecto a un plano horizontal de referencia Z: Distancia vertical del plano de referencia al fondo del canal Y: Profundidad de la sección del flujo θ: Ángulo de la pendiente del fondo del canal













S   x  E 1

SE

 E  S  X E

2

 Vn    2  2  R 3 

∆ + −  ∆ =  −− ̅ =

Donde:

So: Pendiente inicial ∆X: Variación de longitud E: Energía específica SE: Pendiente en una sección

Procedimiento:

1. Desarrollar en el canal del laboratorio un flujo subcrítico. 2. Instalar el vertedero vertedero final del canal el cual establecerá establecerá una obstrucción obstrucción de tal forma que éste remase el flujo hacia aguas arriba. 3. Una vez establecido establecido el perfil del flujo en todo todo el canal, se posicione el el limnímetro y mida las profundidades de la curva de remanso, es decir, haga una tabulación Yi vs Xi.













DATOS 

Se considera una rugosidad de n = 0.010 para vidrio.



La base de la sección es de 11cm

Q (m3/s)=

30

So= 0.0005

b= 11

z= 0.5

n= 0.01

CÁLCULOS 

Utilizando el Método Método de Integración Gráfica (Excel (Excel que se encuentra encuentra en el Blackboard), Blackboard), realizaremos el perfil del flujo de acuerdo a los tirantes inicial



Calculamos el tirante normal y el tirante crítico.



























y

A

P

T

R

V

0.899 10.293

13.010 11.899 0.7912 2.9146

0.914 10.472

13.044 11.914 0.8028 2.8649

0.929 10.651

13.077 11.929 0.8144 2.8168

0.944 10.830

13.111 11.944 0.8260 2.7702

0.959 11.009

13.144 11.959 0.8375 2.7251

0.974 11.188

13.178 11.974 0.8490 2.6814

0.989 11.368

13.211 11.989 0.8605 2.6390

1.004 11.548

13.245 12.004 0.8719 2.5979

1.019 11.728

13.279 12.019 0.8832 2.5579

1.034 11.909

13.312 12.034 0.8946 2.5192

1.049 12.089

13.346 12.049 0.9059 2.4816

1.064 12.270

13.379 12.064 0.9171 2.4450

1.079 12.451

13.413 12.079 0.9283 2.4094

1.094 12.632

13.446 12.094 0.9395 2.3748

1.109 12.814

13.480 12.109 0.9506 2.3412

1.124 12.996

13.513 12.124 0.9617 2.3085

1.139 13.178

13.547 12.139 0.9727 2.2766

1.154 13.360

13.580 12.154 0.9838 2.2455

S E

1.161E03 1.100E03 1.043E03 9.902E04 9.406E04 8.943E04 8.509E04 8.103E04 7.721E04 7.363E04 7.026E04 6.709E04 6.411E04 6.129E04 5.864E04 5.614E04 5.377E04 5.154E04

So-S E

-0.0010 0.0481 0.0941 0.1372 0.1777 0.2156 0.2513 0.2849 0.3165 0.3463 0.3743 0.4009 0.4259 0.4496 0.4720 0.4932 0.5133 0.5324

f(y)

ΔX=A

6.609E04 -1.55 6.000E04 80.21 0.59 5.432E04 173.29 1.90 4.902E04 279.98 3.40 4.406E04 403.22 5.12 3.943E04 546.88 7.13 3.509E04 716.17 9.47 3.103E04 918.21 12.26 2.721E04 1163.10 15.61 2.363E04 1465.53 19.71 2.026E04 1847.80 24.85 1.709E04 2345.54 31.45 1.411E04 3019.21 40.24 1.129E04 3980.57 52.50 8.642E05 5461.48 70.82 6.139E05 8034.64 101.22 3.773E05 13603.82 162.29 1.537E05 34633.72 361.78













EXPERIEN EXPE RIENCIA CIA 2: FLUJ FLUJO O SOBRE VERTEDERO VERTEDERO DE CRESTA DELGADA  OBJETIVOS   



Determinar el caudal que fluye por un canal que contenga un vertedero triangular. Determinar de manera experimenta el coeficiente de descarga µ para vertederos triangulares. triangulares. Graficar la curva altura ( h ) vs gasto (Q (Q).

FUNDAMENTO TEÓRICO

Los vertederos son estructuras utilizados con frecuencia, ya que desempeñan funciones de seguridad y control. Estas estructuras hidráulicas pueden tener diversas formas, las cuales sirven para determinadas finalidades. La utilización de vertederos de pared delgada está limitada, con mayor frecuencia, a laboratorios, canales pequeños y corrientes que no lleven escombros ni sedimentos. Los tipos de vertederos que son usados la mayoría de veces son los rectangulares y triangulares. triangulares.

1.

VERTEDERO TRIANGULAR

Los vertederos triangulares son los más difundidos debido a su facilidad de

construcción y medición, es preferido cuando las descargas son pequeñas, porque se muestra de manera notoria la variación de la altura. Asimismo, estos vertederos son portátiles y sencillos de instalar de manera temporal o permanente. La característica de este tipo de vertedero es que presenta una escotadura en forma de v cuyo ángulo puede ser 90°, 60°,45°,30° y 15°. Cabe señalar, que en la práctica, es muy común usar los que tienen forma de isósceles.













Fuente: Ingeniería Ambiental & Hidráulica.

Fuente: Manual equipos GUNT

B: ancho del canal : Angulo de escotadura del vertedero : Altura desde el fondo del canal al vértice : Altura del tirante aguas arriba del vertedero



Para vertederos triangulares con napa aireada se aplica la ecuación:

8= 158 tann 2  2ℎ2ℎ. ..  = 15 tann 2  22 ℎ − ℎ

El coeficiente del vertedero µ se puede determinar con la siguiente ecuación empírica:













2. VERTEDERO RECTANGULAR

Vertedero Rectangular es Rectangular es una pared delgada de metal que funciona como vertedero, el cual tiene una sección rectangular en el centro con contracciones a los costados o sin contracción. La longitud de la cresta se denomina b w y la altura de esta es h w medida desde el fondo del canal. Por último se denomina h 0 a la altura del tirante medida aguas arriba.

contracción

Al haber presencia de aire atrapado en el vertedero se aplica la ecuación de Poleni:

 = 23  22ℎ.

El coeficiente µ a calcular en el trabajo de gabinete y depende del grado de contracción b w/B.

















EQUIPOS UTILIZADOS



Canal rectangular



Limnímetro















Caudalímetro



Vertedero triangular y rectangular( sin contracción)













PROCEDIMIENTO: 

   



Seleccionamos 2 tipos de vertederos que se usaran en la experiencia del laboratorio laboratori o en nuestro caso utilizaremos el vertedero triangular y rectangular sin contracción. Para iniciar el experimento colocamos el vertedero triangular en el canal de pendiente variable Medir la altura de desde la base hasta la cresta del vertedero. Medir el ángulo  de la escotadura del vertedero(para el caso del vertedero triangular) Se encendió la bomba y se esperó a que se estabilice el flujo.

ℎ

Con el limnímetro medimos las alturas de los tirantes aguas arriba que se requiere para el experimento.















 



Datos:

Medir el caudal real con el caudalimetro. caudalimetro.

Repetir procedimiento procedimiento para diferentes caudal Luego reemplazamos el vertedero triangular por el rectangular y procedemos con pasos anteriormente anteriormente mencionad mencionados. os.

CALCULOS Y RESULTADOS













Q vs h vertedero triangular 0.008 0.007 0.006 0.005



























EXPERIENCIA N° 3: FLUJO EN COMPUERTA PLANA 1. OBJETIVO 

Calculo del caudal que pasa por una compuerta vertical. vertical.

2. FUNDAMENTO TEORICO

2.1 DEFINICIÓN DE COMPUERTA: Una compuerta es una placa móvil, plana o curva, que, al levantarse, forma un orificio entre su borde inferior y la estructura hidráulica (presa, canal, etc.) sobre la cual se instala, y se utiliza para la regulación de caudales, en la mayoría de los casos, y como emergencia y cierre para mantenimiento de otras estructuras, en los otros. Véase la Figura 6 Las compuertas tienen las propiedades hidráulicas de los orificios y, cuando están bien calibradas, también pueden emplearse como medidores de flujo.













2.2 CLASIFICACIÓN DE LAS COMPUERTAS:

Las condiciones físicas, hidráulicas, climáticas y de operación, evaluadas apropiadamente, apropiadamente, imponen la selección del tipo y tamaño adecuado de las compuertas. Éstas se diseñan de diferentes tipos y con variadas características en su operación y en su mecanismo de izado, los cuales permiten clasificarlas en grupos generales, de la siguiente manera: 2.2.1. Según las condiciones del flujo aguas abajo: Véase la Figura 5.2.  

Compuerta con descarga libre. Compuerta con descarga sumergida o ahogada.













Las compuertas principales se diseñan para operar bajo cualquier condición de flujo; se les llama de regulación cuando se les conciben para controlar caudales en un canal abierto o sobre una estructura de presa, con aberturas parciales, y se conocen como compuertas de guarda o de cierre aquellas que funcionan completamente abiertas o cerradas. Las compuertas de emergencia se utilizan en los eventos de reparación, inspección y mantenimiento de las compuertas principales, siendo concebidas para funcionar tanto en condiciones de presión diferencial, en conductos a presión, como en condiciones de presión equilibrada. 2.2.3 De acuerdo a sus características geométricas: 

  

Compuertas planas: Rectangulares Cuadradas Circulares













Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas – Ing. Civil

3. EQUIPOS Y MATERIALES 

Canal de pendiente variable



Compuerta plana deslizante

2016


















Caudalímetro

2016














2016



Se coloca la compuerta plana deslizante en el canal de pendiente variable En este tercer ensayo la pendiente del canal es de 0%



Se mide el ancho del canal “b”



    

Luego se procede a darle una abertura inicial de la compuerta “a” Se enciende la bomba y esperar a que se establezca el flujo del canal Se mide el caudal real “Qr” con el caudalímetro Medimos el tirante h o, aguas arriba la compuerta, con el limnímetro Se repite el procedimiento para diferentes aberturas (3 ensayos)














2016

6. CONCLUSIONES: 



Se puede concluir que a mayor caudal Q será necesaria una mayor abertura a de la compuerta para generar resalto hidráulico. Por lo tanto, se verifica la teoría de que la compuerta regulación el caudal de nivel, debido al fenómeno de contracción y al de fricción con el piso. Se puede observar que el tirante aguas arriba de la compuerta “ho” y la abertura de la compuerta “a” son inversamente proporcionales. Mientras que la abertura














2016

Ventajas:

Permite medir tanto caudales pequeños como grandes, permitiendo además la construcción del aforador usando una gran variedad de materiales Evita las obturaciones y sedimentación gracias a la geometría y a la velocidad de paso por la garganta El caudal no está influenciado por la velocidad de llegada del flujo Las pérdidas de carga son muy pequeñas en comparación con otros métodos de medición














en dos o más gastos parcia les que son guiados en las direcciones deseadas. Importancia: La partición de los caudales tiene varios objetivos: i.

Conseguir una distribución eficaz del agua.

ii.

ii. Utilizar el agua con eficiencia a nivel de predio.

iii.

iii. Investigación aplicada.

iv.

iv. Factores socioeconómicos.

2016
















2016














2016

Laboratorio 2 Hidraulica de Canales

Recommend Documents