practicas hidraulica II

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Facultad de Ingeniería

Área Civil

Laboratorio de Hidráulica

PRÁCTICA No. 1

DISTRIBUCIÓN DE VELOCIDADES EN UN CANAL

Objetivo: Conocer la distribución de velocidades en la sección de un canal y determinar los coeficientes de Coriolis y Boussinesq.

Antecedentes Teóricos: 1. Distribución de velocidad en un canal y 2. Coeficientes de Coriolis y Boussinesq.

Equipo: 1. 2. 3. 4.

Molinete Cronómetro Limnímetro Regla metálica.

Hidráulica II

Práctica No. 1, Pág. 1

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Diagrama:

B = 0.50 m.

Hidráulica II


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Procedimiento: 1. Abrir la válvula que alimenta el canal hasta que tenga un tirante de aproximadamente 0.30 m, esperar a que se establezca el flujo permanente. 2. Elegir una sección transversal, dividir el área hidráulica en 15 áreas elementales Ai (figura anterior). Medir la velocidad en el centro de cada área elemental (Ai ) con el molinete.

Reporte: 1. Obtener la velocidad para cada punto con la fórmula del molinete. Vi = 0.71 N + 0.010 donde: N: Número de revoluciones por segundo. Vi: Velocidad en el área Ai en m/s. β

2.



V

 Ai * Vi 3 A*V 3

 Ai * Vi A

A=b*y

Hidráulica II

i = 1, 2,...,15

 

 Ai * Vi 2 A* V 2

i = 1, 2,...,15

i = 1, 2,...,15

Ai = 0.10 a


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Cuadro Auxiliar: PUNTO

R rev

T seg

N rev/s

Vi m/s

Ai Vi 2 m4/s

Ai Vi m3/s

Ai Vi3 m5/s

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 SUMA

3. Comparar los valores de α y β con los propuestos por Kolupaila.

  1  3e 2  2e 3   1  e2 e

Vmax 1 V

Grafica: Hidráulica II


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1. Dibujar a escala la distribución de velocidad en la sección transversal. 2. Dibujar la curva de distribución vertical por el eje del canal. Nota.- Los dibujos deben presentarse en hojas cuadriculadas.

Y (profundidad)

Curva de la distribución vertic al de velocidades por el eje del c anal (puntos 3,8 y 13)

Veloc idad

Nomenclatura: Concepto a : Distancia igual al tirante dividido entre tres (y/3). b : Plantilla del canal. e : Constante utilizada en la fórmula de Kolupaila. y : Tirante en el canal. A : Área hidráulica total. Ai : Área elemental, porción igual a 1/15 del área total. Vi : Velocidad media en cada área elemental. N : Número de revoluciones por segundo ( en el molinete). V : Velocidad media en el área hidráulica total. Vmax : Velocidad máxima calculada en las áreas elementales. α : Coeficiente de Coriolis ó de la energía.

Hidráulica II

Unidades m m m m2 m2 m/s Rev/s m/s m/s


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PRÁCTICA No. 2

AFORO EN CAUCES

Objetivo: Conocer el gasto que circula en un canal con el uso del Molinete.

Antecedentes Teóricos: 1. Métodos de aforo en cauces y 2. Molinete.

Equipo: 1. 2. 3. 4. 5.

Molinete Limnímetro Cronómetro Flexómetro Regla metálica.

Hidráulica II


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b/6

b/2

5b/6

0.6

0.8

0.8

0.6

Diagrama:

Hidráulica II


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Procedimiento: 1. Abrir la válvula que alimenta el canal hasta que se tenga un tirante de aproximadamente 0.20 m, esperar hasta que se establezca un flujo permanente. 2. Dividir el área hidráulica como se muestra en la (figura 1) y medir la velocidad con el molinete en los puntos indicados. Tomar la lectura del limnímetro en el vertedor auxiliar.

Reporte: 1. Obtener la velocidad en cada punto con la fórmula del Molinete. Vi = 0.71 N + 0.010 donde: N: Número de revoluciones por segundo Vi: Velocidad en el área Ai en m/s 2. Obtener la velocidad media para cada una de las tres partes en que se dividió el área total, de acuerdo con los siguientes criterios:

Primero: a) La velocidad media será igual a la velocidad medida en el punto localizado a 0.6 veces el tirante y. (a partir de la superficie libre del agua) Vi = V0.6y

Segundo: b) La velocidad media será igual a la semisuma de las velocidades medidas en los puntos localizados a 0.2y y 0.8y (a partir de la superficie libre del agua). Vi 

V0 .2 y  V0 .8 y 2

3. Obtener el gasto para cada una de las 3 partes en que se dividió el área total (para los dos criterios anteriores).

Hidráulica II


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Qi = Vi * Ai b* y Ai = 3 4. Obtener el gasto total (para los dos criterios de velocidad media).

QT = Q1 + Q2 + Q3 5. Obtener la velocidad media total (para los dos criterios).

V 

QT A

A  b* y

Cuadro Auxiliar: PUNTO REV

t

N

V

Vi

Qi

seg

rev/seg

m/s

m/s

m3/s

2 1

QT

V

3

m3/s

m/s

5 4 6 8 7 9

6. Obtener el gasto real con ayuda del vertedor auxiliar.   H 2    QR = 1.78 * L * H 1.47 1+ 0.56  H + P  

Hidráulica II

m3/seg


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Donde: L = 0.500 m. P = 0.908 m. H = LL - Origen Origen =_______ m

7. Obtener la velocidad media. V 

QR A

A=b*y 8. Comparar los resultados obtenidos.

Nomenclatura: Concepto b : Plantilla del canal. y : Tirante en el canal. A : Área hidráulica total. Ai : Área elemental, porción igual a 1/3 del área total. vi : Velocidad media en cada área elemental. N : Número de revoluciones por segundo (en el molinete). V : Velocidad media en el área hidráulica total. QT : Gasto total. QR : Gasto que pasa por el vertedor L : Longitud de la cresta vertedora. LL : Lectura del limnímetro.

Hidráulica II

Unidades m m m2 m2 m/s rev/s m/s m3/s m3/s m m


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PRÁCTICA No. 3

DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING EN UN CANAL RECTANGULAR

Objetivo: Observar las características del flujo uniforme y determinar el coeficiente de Rugosidad de Manning para el canal de sección rectangular.

Antecedentes Teóricos: 1. Coeficiente de Rugosidad de Manning. 2. Procedimiento para determina el Coeficiente de Rugosidad de Manning.

Equipo: 1. Canal Rectangular y Rotámetro 2. Regla metálica 3. Flexómetro.

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Diagrama:

Yn

b

Procedimiento: 1. Medir el ancho del canal (b), la pendiente que tiene el canal (So) y aplicar un gasto cualquiera (Qi) para establecer un flujo uniforme en el canal, elegir una sección transversal y medir el tirante normal (Yn) y el Gasto Uniforme (Qn) en el Rotámetro. Con estos datos y la Fórmula de Manning, obtener el coeficiente de Rugosidad. Realizar 5 ensayos.

Reporte: 1. Obtención del Coeficiente de Rugosidad de Manning, a partir del tirante normal y el gasto uniforme.

Datos: b So

= =

Hidráulica II


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Determinar: 1 . - Yn = ? 2 . - LR = ?

Calcular: Qn = LR = m3 / s A = b * Yn P = b + 2Yn R=A/P Qn = A R 2/3 So ½ / n n = A R 2/3 So ½ / Qn

Cuadro Auxiliar: ENSAYO 1 2 3 4 5

Yn m

LR lpm

Qn m3/s

A m2

P m

R m

So

n

Comparar: Comparar los resultados obtenidos con los indicados por la bibliografía para un canal rectangular de paredes y fondo de acrílico.

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Nomenclatura: Concepto Yn A P R b Qn LR n So

: : : : : : : : :

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Unidades Tirante normal. Área hidráulica. Perímetro mojado. Radio hidráulico. Ancho de plantilla. Gasto Normal Lectura del Rotámetro. Coeficiente de rugosidad. Pendiente del canal.

m m2 m m m m3/s lpm


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PRÁCTICA No. 4

FLUJO UNIFORME

Objetivo: Observar las características del flujo uniforme.

Antecedentes Teóricos: 3. Características del flujo uniforme 4. Fórmula de Manning.

Equipo: 4. Canal Rectangular y Rotámetro 5. Tubo de Prandtl 6. Regla metálica 7. Flexómetro.

Hidráulica II


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Diagrama:

Yn

b

Hidráulica II


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Procedimiento: 2. Aplicar un gasto cualquiera (Qi) y establecer un flujo uniforme en el canal, elegir una sección transversal y medir el tirante normal (Yn) y la velocidad media (Vm), sabiendo que ésta se presenta a una distancia de 0.4Yn del fondo, obtenerla con el tubo Prandtl. Medir el ancho del canal (b) y la pendiente del canal (So).

Reporte: 2. Obtención teórica del tirante normal y velocidad media a partir del gasto obtenido con el vertedor aforador, comparar estos resultados con los obtenidos experimentalmente.

Datos: b n So a

= = (El valor obtenido en la práctica No. 3) = = 0.4 Y

Determinar: 1 . - Yn = ? 2 . - Qi = ? Qi = A Vm = m3 / s A = b Yn Vm =

2ghv

hv = N1 - N2

Cuadro Auxiliar: ENSAYO 1 2 Hidráulica II

Yn m

A M

N1 m

N2 m

hv m

Vm m/s

A m2

Qi m3/s

Qi lps


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3

Comprobar: 1. Qi = QR Obtener el gasto (QR) con ayuda del Rotámetro del Canal Rectangular, compararlo con el gasto que pasa por el canal ( Qi )

Cuadro Auxiliar: No. Ensayo

LR

QR

QR

lpm

m3/s

lps

1 2 3 Donde: LR = Lectura del Rotámetro en lpm

2. Yni = Yn Obtener a partir del gasto real (QR) el tirante normal. Comparar este valor con el tirante medido en el laboratorio.

A  bYn P  b  2Yn

R

A P

2 QR n  AR 3 1/ 2 So

Hidráulica II


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Cuadro Auxiliar: No. ENSAYO

QR

Yn

m3/s

m

1 2 3

Nomenclatura: Concepto Qi : Yn : A : P : R : b : Vm : N1 : N2 : a : QR : LR : n : So :

Hidráulica II

Gasto ideal. Tirante normal. Área hidráulica. Perímetro mojado. Radio hidráulico. Ancho de plantilla. Velocidad media. Nivel de agua en el tubo de Prandtl. Nivel de agua en el tubo de Prandtl. Altura a la que se presenta la velocidad media. Gasto Real. Lectura del Rotámetro. Coeficiente de rugosidad. Pendiente del canal.

Unidades m3/s m m2 m m m m/s m m m m3/s lpm


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PRÁCTICA No. 5

ENERGÍA ESPECÍFICA

Objetivo: Observar el cambio en el nivel de la superficie del agua cuando se presentan variaciones en la plantilla del canal debido a un bloque de concreto. Comparar el perfil del agua observado en el laboratorio con el obtenido de las gráficas Y - q.

Antecedentes Teóricos: 1. Flujo supercrítico 2. Flujo Subcrítico 3. Energía específica.

Equipo: 1. 2. 3. 4.

Flexómetro Regla metálica Limnímetro Escalón de concreto.

Diagrama: Hidráulica II


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Procedimiento: 1.

Colocar el bloque de concreto dentro del canal rectangular y abrir la válvula de alimentación y esperar a que se forme un flujo permanente.

2.

Tomar la lectura en el limnímetro del vertedor auxiliar, los tirantes Y1 y Y2 y la elevación Z.

Reporte: 1.- Calcular el gasto que pasa por el vertedor ( QR )

  H 2    QR  178 . LH 1.47 1  0 .56  H  P  

m3 / seg

Donde:

Hidráulica II


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L = 0.500 m. P = 0.908 m. H = LL - Origen Origen = _________ m

2.- Calcular la energía específica en las secciones 1 y 2

E1  Y1 

q2 2 gY12

Donde:

V1 

QR A

A = b Y1 E2 = E1 - ∆Z 3.- Elaborar los gráficos de las curvas Y - q para las secciones 1 y 2.

E1  Y1 

E2  Y2 

q2 2 gY12 q2 2 gY22

Para E1  cte

Para E2 = cte

Q b b = 0.50 m q =

Gráfica: Y1

Hidráulica II

Y2


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q 1.

q

Dibujar el perfil del agua a partir de estas curvas uniendo los tirantes que corresponden al gasto unitario obtenido a partir del gasto del vertedor (QR) medido en el laboratorio.

Nota.- Los gráficos deben presentarse en hojas cuadriculadas. Se debe indicar los datos obtenidos.

Nomenclatura: Concepto b : Y : Z :

Ancho de plantilla. Tirante normal. Altura del escalón.

QR L H LL P q E

Gasto real. Longitud de la cresta vertedora. Carga Hidráulica. Lectura del limnímetro. Altura de la pantalla. Gasto unitario. Energía específica.

: : : : : : :

Hidráulica II

Unidades m m m m3/s m m m m (m3/s)/m m


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PRÁCTICA No. 6

REPRODUCCIÓN DEL SALTO HIDRÁULICO AL PIE

Objetivo: Reproducir y observar el salto hidráulico al PIE y comparar los resultados teóricos con los obtenidos en el laboratorio.

Antecedentes Teóricos: 1. Salto Hidráulico 2. Tipo de Saltos Hidráulicos y causas que lo producen 3. Aplicación del Salto Hidráulico

Equipos: 1. Canal rectangular Rehbock 2. Vertedor aforador 3. Regla metálica Hidráulica II


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Diagrama:

CANAL REHBOCK (CORTE LONGITUDINAL). SALTO HIDRAULICO AL PIE. ORIGEN

VERTEDOR AUXILIAR CORTE A-A’

CORTE B-B’

Procedimiento: 1. Aplicar un gasto cualquiera que produzca un régimen supercrítico aguas abajo de la compuerta. Con la compuerta de charnela producir un salto hidráulico lo más equilibrado posible. Una vez logrado el salto medir todas las variables posibles. (Tirantes conjugados, longitud del salto, etc.). Tomar la lectura en el limnímetro en el vertedor de aforo.

Reporte: 1. Presentar cálculo teórico de las variables del salto a partir del gasto de aforo como dato. Comparar los perfiles (El teórico con el obtenido en el laboratorio). Dibujar los perfiles para Laboratorio y el calculado.

Datos: b = 0.500 m. Hidráulica II


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n = 0.020 c = 0.60 P = 0.908 m. L = 0.500 m. Origen = _______ m

Obtener: 1.2.3.4.5.6.-

ho = ? Y1 = ? (Y2) m = ? Lr = ? LL = ? Hc = ?

Calcular: 1.- QR = ?

H 2  QR  178 . LH 1.47 1  0 .56 ( )  H  P  QR =

m3/seg

Donde: H = LL - Origen 2.- Y1 = ? c = 0.60 Y1 = ho c 3.- V1 = ?

V1 

QR A1

A1 = b Y1 4.- Y2 = ?

Y2 

Y1 2





1  8 F12  1

Hidráulica II


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F1 

V1 gY1

5.- Ls = ? Ls = 5 (Y2 - Y1) 6.- So = ? Condición Yn = Y2 2  Q n  So   R2 / 3   AR  A = b Yn R =A/P P = b + 2 Yn

Nomenclatura: Concepto Y1 : Y2 : Yn : A : P : R : b : n : c : ho : g : v : QR : L : P : H : LL : So : Ls : Lr : Hc : F :

Hidráulica II

Tirante conjugado menor (calculado.) Tirante conjugado mayor (medido, calculado.) Tirante normal Área hidráulica Perímetro mojado Radio hidráulico Ancho de la plantilla Coeficiente de rugosidad Coeficiente de contracción Abertura de compuerta Aceleración de la gravedad Velocidad media Gasto que pasa por el vertedor (gasto real) Longitud de cresta Altura de pantalla Carga hidráulica sobre el vertedor Lectura del limnímetro Pendiente que debería tener el canal para que se presente Yn Longitud calculada del salto Longitud real del salto medido en el Laboratorio Carga sobre la compuerta deslizable Número de Froude

Unidades m m m m2 m m m

m m/s2 m/s m3/s m m m m m m m


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PRÁCTICA No. 7

REPRODUCCIÓN DEL SALTO HIDRÁULICO AHOGADO

Objetivo: Reproducir y observar el salto hidráulico AHOGADO y comparar los resultados teóricos con los obtenidos en el laboratorio. Dibujar el perfil del flujo obtenido en el Laboratorio y el calculado para compararlo con un Salto Al Pie.

Antecedentes Teóricos: 4. Salto Hidráulico Ahogado 5. Aplicación del Salto Hidráulico Ahogado

Equipos: 4. Canal rectangular Rehbock 5. Vertedor aforador 6. Regla metálica Hidráulica II


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Diagrama: VERTEDOR AUXILIAR

COMPUERTA DE FONDO AUXILIAR

COMPUERTA DE CHARNELA

CANAL REHBOCK (CORTE LONGITUDINAL). SALTO HIDRAULICO AHOGADO ORIGEN

VERTEDOR AUXILIAR

CORTE A-A’

CORTE B-B’

Procedimiento: 1. Aplicar un gasto cualquiera que produzca un régimen supercrítico aguas abajo de la compuerta deslizante; con la compuerta de charnela final establecer un salto hidráulico ahogado. Una vez logrado el salto medir todas las variables posibles. (Tirantes conjugados, longitud del salto, etc.). Tomar la lectura en el limnímetro en el vertedor de aforo.

Reporte: 1. Presentar cálculo teórico de las variables del salto a partir del gasto de aforo como dato.

Hidráulica II


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Área Civil


Datos: b = 0.500 m n = 0.020 c = 0.60 P = 0.908 m. L = 0.500 m Origen = _________ m.

Obtener: 1.2.3.4.-

ho (Y2 )m LL Hc

=? =? =? =?

Calcular: 1.- QR = ?

  H 2    QR  178 . LH 1.47 1  0 .56  H  P   QR =

m3 / seg

Donde: H = LL - Origen 2.- Y1 = ? Y 1 = ho c 3.- V1 = ?

V1 

QR A

A = b Y1 4.-

Y2 = ?

Y2 

Y1 2



Hidráulica II



1  8 F12  1


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F1 

V1 gY1

Comparar Y2 con (Y2 )m sabiendo que Y2 < (Y2 )m Y2 < (Y2 )m 5.- So = ? Condición Yn = (Y2 )m

 QR n 2 So   2 / 3   AR  A= b Yn P= b + 2 Yn A R P

Nomenclatura: Concepto Y2 : (Y2)m : Yn : A : P : R : b : n : c : ho : g : V : QR : L : P : H : LL : So : Hc : F :

Hidráulica II

Tirante conjugado mayor calculado. Tirante conjugado mayor medido Tirante normal Área hidráulica Perímetro mojado Radio hidráulico Ancho de la plantilla Coeficiente de rugosidad Coeficiente de contracción Abertura de compuerta Aceleración de la gravedad Velocidad media Gasto que pasa por el vertedor Longitud de cresta Altura de pantalla Carga hidráulica sobre el vertedor Lectura del limnímetro Pendiente que debería tener el canal para que se presentara Yn Carga sobre la compuerta deslizable Número de Froude

Unidades m m m m2 m m m

m m/s2 m/s m3/s m m m m m


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PRÁCTICA No. 8

ESTUDIO DEL RÉGIMEN GRADUALMENTE VARIADO

Objetivo: Observar y determinar un perfil de Flujo Gradualmente Variado cuando se presenta un cambio en el ancho de la plantilla del canal.

Antecedentes Teóricos: 1. 2. 3. 4.

Hipótesis básicas y ecuación dinámica del flujo gradualmente variado Características y condiciones para que se presente este tipo de flujo clasificación de los perfiles de flujo Métodos de solución.

Equipo: 1. 2. 3. 4. 5.

Canal Rectangular Vertedor Aforador Pantalla Regla graduada y Cinta metálica.

Hidráulica II


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Diagrama:

Sección del canal.

Yi

b

Procedimiento: 1. Medir el ancho del canal y la pendiente. Ya instalada la sección de reducción de ancho de la pantalla sobre el canal, aplicar un gasto que proporcione un escurrimiento a través del canal para conformar un flujo gradualmente variado. Una vez logrado esto, medir los tirantes del agua a cada 30 centímetros a partir de la pantalla, hacia aguas arriba, hasta alcanzar el tirante conjugado mayor, medir también la longitud del salto hidráulico y el tirante normal. Tomar la lectura del Rotámetro para obtener el gasto en el canal.

Hidráulica II


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Reporte: 1. Presentar cálculo teórico del perfil del flujo gradualmente variado, con base a datos medidos (por el método de incrementos finitos). Calcular la longitud del salto hidráulico. 2. Dibujar los perfiles medido en el Laboratorio (experimental) y el calculado (teórico). El perfil teórico deberá calcularse para los mismos cadenamientos del estudio experimental con el objeto de poder realizar una calibración de ellos confiable.

Datos: b So n

=? =? = (El valor calculado en la práctica No.3).

Determinar: 1.- Y = ? V = ?

Cuadro Auxiliar: ESTACIÓN

Y M

A m2

QR m3

QR lps

V m/s

0+000 0+030 0+060

Y2 Yn

Hidráulica II


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Calcular: 1.- QR = ? QR = LR donde: LR

= Lectura del Rotámetro

2.- Calculo del Perfil Formado: Utilizar el Método de incrementos finitos. a).- Cálculo del tirante normal (Teórico) Ynt = ? QR n So1 / 2

 AR2 / 3

Ynt = b) Cálculo del conjugado mayor y la longitud del salto (Sección Rectangular) Y2 =? Y2 

(Yn) m  2   1  8Fn  1 2  

Fn 

Vn 

Vn g (Yn)

QR An

An  b(Yn)

Y2 = Ls = ? Hidráulica II


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Ls = 5 (Y2 - Yn ) c) Cálculo del perfil formado: Método de Incrementos Finitos: EST.

Y m

A m2

P m

R m

R2/3 m2/3

V m/s

E m

Sfi

Si

x m

x m

0+000 0+030 0+060

Y2t Ynt Del Del

Yi al Y2t Y2t al Ynt

Flujo gradualmente variado Salto hidráulico

A = b *Y

P  b  2Y R

A P

V

QR A

Hidráulica II


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Sf 

Sf 1  Sf 2 2

V2 E Y  2g

x 

E2  E1 So  S f

Nomenclatura: Concepto b : Ancho de plantilla. n : Coeficiente de rugosidad. So : Pendiente del canal. V : Velocidad media. Yi : Tirante inicial. Yf : Tirante final. QR : Gasto que pasa por el vertedor (gasto real). LR : Lectura del Rotámetro. x : Incremento de distancia. x : Distancia total del perfil desde el inicio hasta la estación 1. Ynt : Tirante normal teórico Y2t : Conjugado mayor teórico

Hidráulica II

Unidades m

m/s m m m3/s lpm m m m m


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Facultad de Ingeniería Laboratorio de Hidráulica

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PRÁCTICA No. 9

REPRODUCCIÓN DEL SALTO HIDRÁULICO BARRIDO

Objetivo: Reproducir y observar el Salto Hidráulico Barrido. Comparar los resultados teóricos con los obtenidos en el laboratorio.

Antecedentes Teóricos: 1. Salto Hidráulico Barrido

Equipo: 1. Canal rectangular Rehbock 2. Vertedor aforador Hidráulica II


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3. Regla metálica

Diagrama: VERTEDOR AUXILIAR

COMPUERTA DE FONDO AUXILIAR

COMPUERTA DE CHARNELA

CANAL REHBOCK (CORTE LONGITUDINAL). SALTO HIDRAULICO BARRIDO

ORIGEN

VERTEDOR AUXILIAR

CORTE A-A’

CORTE B-B’

Procedimiento: 1. Aplicar un gasto que produzca un régimen supercrítico aguas abajo de la compuerta deslizante, y con la compuerta de charnela final producir un salto hidráulico barrido. Una vez logrado el salto medir todas las variables. (Tirantes conjugados, longitud del salto, longitud del FGV, etc.). Tomar la lectura en el limnímetro en el vertedor de aforo.

Reporte: 1. Presentar cálculo teórico de las variables del salto hidráulico a partir del gasto de aforo como dato y compararlo con un Salto al Pie. 2. Comparar los perfiles (El experimental obtenido en el Laboratorio y el calculado con la Teoría). Dibujar los perfiles del Laboratorio y el calculado.

Hidráulica II


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Datos: b=0.500 m. n=0.020

L=0.500 m. P=0.908 m. Origen = c = 0.60

Obtener: 1.-

ho

= ?

2.-

Y1

= ?

3.-

(Y1’)m = ?

4.-

(Y2)m = ?

5.-

Xm

= ?

6.-

Lr

= ?

7.-

LL

= ?

8.-

Hc

= ?

Calcular: 1. QR = ?

QR  178 . LH

1.47

  H 2    1  0 .56  H  P  

m3 / seg

QR = Donde: H = LL-Origen Hidráulica II


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2. Y1 = ? c = 0.60 Y1 = ho c 3. V1 = ?

V1 

QR A1

A1=bY1 4. Y2 = ?

Y2  F1 

Y1 2





1  8 F12  1

V1 gY1

Comparar Y2 con (Y2)m sabiendo que Y2 > (Y2)m Y2 > (Y2)m 5. Y1’ =?

Y1' 

( Y2 )m 2

F2 

V2





1  8 F22  1

g( Y2 )m

6. Ls = ? Ls = 5 ( (Y2)m - Y1 ) 7. Xc = ?

Hidráulica II


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(Utilizar el método de incrementos finitos) EST.

Y m

A m2

P m

R m

R2/3 m2/3

V m/s

E m

Sfi

Si

x m

x m

A = b *Y

P  b  2Y R

A P

V

QR A

Sf 

Sf 1  Sf 2 2

E Y 

x 

V2 2g

E2  E1 So  S f

8. So = ? Condición Yn = (Y2)m

 QR n  2  So    AR 2 / 3  A = b Yn P = b+2 Yn Hidráulica II


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Área Civil

R = A/P

Nomenclatura: Concepto Y1 : Tirante en la sección contracta calculado. Y1’ : Tirante conjugado menor calculado. (Y1’)m : Tirante conjugado menor medido. Y2 : Tirante conjugado mayor calculado. (Y2)m : Tirante conjugado mayor medido. Yn : Tirante normal. A : Área hidráulica. P : Perímetro mojado. R : Radio hidráulico. b : Ancho de planilla. n : Coeficiente de rugosidad c : Coeficiente de contracción. Ho : Abertura de compuerta. g : Aceleración de la gravedad. V : Velocidad media. QR : Gasto que pasa por el vertedor. L : Longitud de cresta. P : Altura de Pantalla. H : Carga hidráulica sobre el vertedor. L.L. : Lectura del limnímetro. So : Pendiente teórica que debería tener el canal para que se presentara Yn. Ls : Longitud del salto. Lr : Longitud real del salto. Hc : Carga sobre la compuerta deslizable. F : Número Froude. Xc : Longitud del flujo Gradualmente Variado (calculado). Xm : Longitud del flujo Gradualmente Variado (medido).

Hidráulica II

Unidades m m m m m m m2 m m m

m m/s2 m/s2 m3/s m m m m m m m m m


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Área Civil

PRÁCTICA NO. 10

DEMOSTRACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LA TURBINA PELTON

Objetivo: Analizar el comportamiento de una Turbina Pelton en operación y construir sus curvas características de rendimiento y potencia.

Antecedentes teóricos: 1. 2.

Principio de las máquinas hidráulicas. Característica y funcionamiento de la Turbina Hidráulica Pelton

Equipo: 1. 2. 3. 4.

Banco hidráulico básico. Turbina Pelton modelo de aproximadamente 5.6 w para Q =40 lt/min y presión de descarga de 2 mca con velocidad de rotación de 500 rpm Tobera (válvula de aguja) diámetro de boquilla 10 mm. Impulsor (alabe) con diámetro exterior = 133 mm; ancho = 34 mm; número de alabes = 14.

Hidráulica II

Práctica 10, Pág.1

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5. 6. 7. 8.


Área Civil

Balanza de resorte fija al freno de cinto. Manómetro tipo Bourdón. Dinamómetro simple de fricción. Tacómetro.

Diagrama:

Hidráulica II


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Procedimiento: 1.

Poner en funcionamiento la bomba que se encuentra integrada en el banco hidráulico básico. 2. Mediante la tobera regulable de aguja establecer el funcionamiento (rpm) de la Rueda de Pelton. 3. Para las condiciones establecidas en el inciso anterior determinar. a).- Gasto hidráulico mediante el dispositivo de aforo del banco hidráulico básico. b).- Revoluciones por minuto de la Rueda Pelton por medio del tacómetro de no contacto. c).- La presión hidráulica a la entrada de la tobera a través del manómetro de Bourdón. d).- La fuerza que por fricción trasmite la Rueda Pelton al freno de cinta por medio del dinamómetro simple de fricción. 4. Repetir el ensayo para cuando menos 5 condiciones diferentes de funcionamiento de la Rueda Pelton por medio de la tobera regulable y para cada condición determinar lo ya establecido en el inciso anterior.

Reporte: Tomando en consideración que la válvula de aguja trasfiere la energía de presión en energía cinética, la cual a través del rodete se transforma en energía mecánica. Es así como la energía hidráulica del fluido se convierte en energía mecánica., por lo tanto: La potencia neta (

pneta ) suministrada al rodete viene dada por:

pneta 

 Q HN 76

(HP)

H N Es la carga por la presión del agua a la entrada de la tobera más la carga por velocidad a la entrada de la tobera.

ve2 HN    2g Pe

Donde:

Pe : es la presión del agua en el manómetro a la entrada de la tobera. ve : es la velocidad del agua a la entrada de la tobera y es igual a Ve 

Q Ae

La potencia al eje es la potencia suministrada por la rueda ( Peje ), la cual viene dada por

Peje  Hidráulica II

T ( w) ; 76 Práctica 10, Pág.3

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T y w son respectivamente el par y la velocidad producidos por la rueda.

T  ( F )r , Donde F es la fuerza medida en el dinamómetro durante el ensayo. r es el radio del eje de la rueda.

w

2( ) N 60

(

Peje  El rendimiento del sistema en conjunto

rad ) , N son las rpm. seg

2( ) N ( F )r . 76

t viene dado por la relación de la potencia al eje entre la potencia

neta.

t 

Peje Pneta

Cuadro Auxiliar: Ensayo No.

Q 3

(m / s)

Pe (kgf / m 2 )

F (kgf )

N (rpm)

ve (m / s )

HN (m)

Pneta (HP )

Peje



(HP )

(%)

1 2 3 4 5

Hidráulica II


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Graficar: Elaborar el gráfico de

H N contra Q y su respectivo rendimiento.

HN

Q

Nomenclatura: Concepto pneta :

La potencia neta.

Unidades HP

HN :

Carga hidráulica a la entrada de la tobera.

m

Q

Gasto de operación de la rueda. La potencia al eje.

m3/s HP

Par producido por la rueda. Velocidad de la rueda Pelton. Fuerza del par sobre el dinamómetro. Radio del eje de la rueda. Revoluciones por minuto de la rueda. Rendimiento del sistema en conjunto.

Kgf-m rad/s Kgf m

:

Peje : T w F r N

t

: : : : : :

Hidráulica II


practicas hidraulica II

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