PRACTICA No5 Seccion de Control en Un Canal

Laboratorio de Hidráulica Facultad de Ingeniería Mochis Universidad Autónoma de Sinaloa

PRÁCTICA # 5 SECCION DE CONTROL EN UN CANAL RECTANGULAR OBJETIVO:

Comprobar que las condiciones criticas en un flujo se presentan en una sección de control. INTRODUCCIÓN:

Una sección de control es aquella sección particular que establece el cambio de régimen régimen lento lento a rápido (subcrìtico (subcrìtico a supercrítico supercrítico). ). Tales cambios cambios se manifiestan con sus correspondiente variación en la profundidad del flujo de una profu profund ndida idad d alta alta a baja baja;; si el camb cambio io ocurr ocurre e con con rapi rapide dezz en una dist distan anci cia a relativamente corta, el flujo es rápidamente variado y se conoce como fenómeno local. La caída hidráulica y el salto hidráulico son dos tipos de fenómenos locales. La caída hidráulica se define como un cambio rápido en la profundidad de flujo de un nivel alto a un nivel bajo, teniendo como resultado una depresión accidentada accidentada en la superficie superficie del agua. Por lo general este este fenómeno es causado causado por un cambio repentino en la pendiente del canal o en la sección transversal. Las secciones de control se localizan generalmente en los siguientes puntos: a).- En el extremo aguas abajo cuando a continuación exista un tramo de pendiente fuerte.


b).- En el extremo aguas arriba de un tramo con pendiente fuerte cuando anterior a este exista otro tramo con pendiente suave.

d = dc M S s.c. C).- En el extremo mas aguas arriba de dos tramos con pendiente fuerte cuando estén precedidos de un tramo con pendiente suave.

d = dc M

S S


e).- En la cresta de vertedores.

d = dc

s.c. Realizando un análisis de la ENERGIA ESPECIFICA (E e) aguas arriba y aguas abajo de una sección de control, al realizar una grafica; energía especifica en el eje de las ordenadas y tirante en el eje de las abscisas, aparece una curva invertida, el punto de inflexión en la curva marca la posición aproximada de la profundidad critica para la cual la energía especifica mínima y el flujo pasa de un estado subcritico a un estado supercrítico (sección de control). De esta grafica se puede observar lo siguiente: 1).- La condición de régimen critico, o sea, la de ENERGIA ESPECIFICA MINIMA, se cumple para un determinado valor “d” en el eje de las abscisas. Este valor particular del tirante recibe el nombre de TIRANTE CRITICO y se denomina “dc”. 2).- Una vertical que pasa por el punto que define la energía especifica mínima en la grafica, determina las condiciones de régimen critico. Este punto corresponde en la grafica a la inflexión de la curva. 3).- Con esto quedan establecidos dos zonas bien deslindadas: una a la


Las características de la sección de control son: a).- Tirante normal igual al tirante critico (d n = dc) Determinándose el tirante critico mediante las siguientes ecuaciones: Sección rectangular

Q = GASTO TOTAL b = ANCHO DE PLANTILLA t = TALUD B = ANCHO DE SUPERFICIE A = AREA

2

Q dc = 3

b2 g Sección triangular

2Q2 dc = 5 t2g Sección trapecial No se puede despejar “dc”lo que se hace es trabajar con tirantes supuestos hasta que se cumpla la ecuación:

Q2

A3

(bdc + tdc2 )3


c).- Velocidad critica: Sección rectangular

Sección triangular

Vc =

g dc

Vc =

g dc

g = 9.81 m/ seg 2 g = 32.2 ft/ seg 2

2

Sección trapecial Q Vc =

b dc + tdc2

d) Energía especifica mínima: La energía que posee una sección cualquiera de un canal referido la línea que define el perfil del fondo del canal se conoce como energía específica (Ee). v2 Ee = d +

Eec = dc + 2g

PROCEDIMIENTO:

1.- Establecer un gasto.

vc2 2g


4.- Medir el tirante a cada cinco centímetros aguas arriba (diez lecturas “d 1 a d10”) y aguas abajo ( 10 lecturas “d11 a d20”) a partir del punto indicado en el paso anterior y lo registramos en la tabla # 1. 5.- Repetir dos veces para un gasto diferentes los pasos anteriores. MEMORIA DE CALCULO:

Para cada uno de los gastos realizaremos cada uno de los siguientes cálculos y serán registrados en la tabla # 2. 1.- Calculamos el gasto con el tirante medido en la garganta del medidor Parshall utilizando la ecuación Q = 0.381 y 1.58 (“y” en metros ). 2.- Para cada uno de los tirantes medidos en el canal rectangular calculamos: a).- El área hidráulica.-

A = bd

b = 37.4 cm.

b).-La velocidad para cada punto utilizando la ecuación de continuidad. Q V= A V2 c).- La energía de velocidad o cinética.Ec = 2g v2 d).- La energía especifica.

E =d+


ELABORACIÓN DEL REPORTE DE PRACTICAS:

El reporte contendrá: a).- La tabla # 1 y 2. b).- Las graficas indicadas en el punto tres de la memoria de calculo. c).- Contestara las siguientes preguntas. 1.- ¿ Puede existir para un mismo valor de la energía especifica dos tirantes diferentes?. ¿Por qué?. 2.- Especifique las condiciones que deben presentarse para que pueda existir una sección de control. 3.- ¿Qué observaste durante el desarrollo de la practica en la superficie libre de flujo con forme se acerca y se aleja de la sección de control. 4.- Si en tu caso la sección de control no coincide con la sección critica, explica por que. 5.- Manteniendo la rugosidad del canal uniforme, si esta se aumenta o disminuye; ¿cómo afecta en el establecimiento de la sección de control?. 6.- ¿ Que aplicación practica puede tener el conocer el lugar donde se presente una sección de control?


TABLA # 1

LECTURA

y d10 d9 d8 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm

d0 cm

d11 d12 d13 d14 d15 d16 d17 d18 d19 d20 cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm

1 2 3

8


Lectura 1 d PUNTO m 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Q= A V Ec m m/seg m

Lt/seg

Ee m

Lectura 2 d PUNTO m 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Q= A m

Lt/seg

V Ec m/seg. m

Ee m

Lectura 3 d PUNTO m 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Q=

Lt/seg

A V Ec m m/seg. m

Ee m

TABLA # 2

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PRACTICA No5 Seccion de Control en Un Canal

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