LABORATORIO DE HIDRAULICA PRE-INFORME PRE- INFORME TRANSICIONES DEBY JURADO
[email protected]
RESUMEN Una transición es definida como el cambio en el régimen de flujo (profundidad y velocidad) causado por las estructuras hidráulicas. Hay dos tipos de problemas de diseño causados por las transiciones. Primero, es el caso donde se conoce de antemano la profundidad de flujo (tirante) en la transición, como por ejemplo en el cálculo del flujo bajo una compuerta. 2.2.1. Transición con curvatura simple 1. OBJETIVOS 2.2.2. Transición de forma cuña 1.1
Objetivo general:
1.2
2.2.3. Transiciones con doble curvatura. Analizar el comportamiento de los flujos ante una transición. Objetivos específicos:
Determinar la altura de la lámina de agua debajo de la transición. Determinar el comportamiento según el número de Froude y compararlo con el comportamiento teórico. Identificar posibles fuentes de error y la forma de disminuirlo. 2. MARCO TEORICO
2.1. Transiciones: Son el resultado de contracciones y expansiones que se presentan a lo largo de los canales, las cuales afectan el nivel de la lámina de agua. Al encontrar distintas secciones transversales, resulta de gran aplicación a los procesos hidráulicos, ya que podemos reducir o aumentar la velocidad del flujo.
Figura N°1 tipos de transiciones
Encontramos cuatro tipos de transiciones, como son: 2.1.1. Ascensos. 2.1.2. Descensos. 2.1.3. Contracciones. 2.1.4. Expansiones. 2.2. Tipos de Transición: Las estructuras de transición de un canal trapezoidal a uno rectangular pueden agruparse en tres tipos:
2.3. Expansiones y contracciones: Se refiere al cambio de área en la sección transversal. Esto puede generar aumento o disminución en la velocidad del flujo. Debido a que conocemos la profundidad y la velocidad de la corriente aguas arriba de la transición y no hay disipación de energía, podemos demostrar fácilmente la ecuación de energía específica, determinando de esta forma si la lámina de agua aumenta o disminuye aguas abajo. Igualando las energías aguas arriba y aguas abajo tenemos que:
LABORATORIO DE HIDRAULICA PRE-INFORME
Para nuestro caso las pérdidas de energía serán despreciables (canal de vidrio). Por consiguiente nuestra ecuación se puede escribir como:
Si conocemos la geometría del canal y el caudal aguas arriba de la transición podremos conocer el comportamiento de la superficie aguas abajo, de la siguiente forma:
Reemplazando en la ecuación de conservación de energía, nos resultara una ecuación de tercer grado, con la cual se podrá calcular la altura de lámina aguas abajo:
Con la anterior ecuación conociendo la energía aguas arriba se puede calcular la altura de la lámina de agua aguas abajo. Como se observa esta ecuación resulto de ser de tercer grado, por lo tanto tomaremos el resultado que más se ajuste a la altura crítica. Cuando se presenta la contracción el caudal por unidad de ancho en la contracción es igual al caudal por unidad de ancho máximo, y esta característica señala precisamente el valor mínimo posible del ancho de la contracción B2, lo que a su vez implica que la altura en la sección 2 fuera la altura crítica. Aplicando la expresión:
Conociendo el concepto de caudal por unidad de ancho, se concluye fácilmente que para valores dados de E y Q, el ancho máximo posible de la plantilla del canal rectangular es:
Que el caudal por unidad de ancho máximo sea mayor que el caudal por unidad de ancho en la
sección, implica que el ancho es factible; de lo contrario implicaría una elevación de todas las alturas e imposibilita tener la altura antes de la contracción, es decir se crearía una curva de remanso y el problema sería diferente. 3.4. Ascensos y descensos: Este tipo de transición se presenta cuando el nivel del fondo del canal desciende o sufre una sobre elevación, propiciando un régimen sub crítico. Si la distribución de presiones es hidrostática y ∝= 1, encontramos que el total de la cabeza H en la sección 1 y 2 será igual, resultando ser la ecuación:
3. PROCEDIMIENTO 3.1.1. Medir el tamaño de la transición y colocarla en el canal. 3.1.2. Poner en funcionamiento el sistema de bombeo y esperar a que el flujo se estabilice. 3.1.3. Seleccionar un número de puntos no inferior a cinco antes y después de la transición equidistantes uno de otro. 3.1.4. Tomar las alturas o tirantes en cada una de las abscisas y el respectivo ancho de la sección. 3.1.5. Tomar la altura del canal en el medidor de flujo. . 4. BIBLIOGRAFIA [1] guías de laboratorio de hidráulica aplicada de la universidad industrial de Santander, por el profesor ADRIÁN DAVID RODRÍGUEZ SUÁREZ.
[2] Revista Escuela colombiana de ingeniería "La instrumentación en la operación y seguridad de las presas"1995FONCECA HERRERA, Néstor Enriquue
LABORATORIO DE HIDRAULICA PRE-INFORME
