Práctica 1

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
LABORATORIO DE HIDRÁULICA
HIDRÁULICA DE CANALES
PRÁCTICA 1
LABORATORIO
DE HIDRAULICA
ENERGÍA ESPECÍFICA 1
OBJETIVO
Analizar el efecto que produce un umbral de fondo en el perfil
del agua en un canal de sección constante.
ANTECEDENTES
 Flujo en un canal.
 Elementos geométricos en un canal.
 Tipos de flujo en canales.
 Velocidad media en canales y tubo Pitot.
 Energía específica y régimen crítico.
 Flujo en una transición vertical.
Tabla 1. Tirantes y cargas de velocidad en el canal.
Nf
Ns
ham
y= Ns -Nf
Sección
m
m
m
m
1
2
3
MEMORIA DE CÁLCULO
1. Calcular el gasto Q, en m3/s, con la ecuación de la tobera,
Q = 0.1239 ∆h , ∆ℎ en m.
2. Con los tirantes medidos en las tres secciones, determinar:
DESARROLLO
a) Área hidráulica, en m2
A=by
1. Medir la diferencia de niveles de mercurio ∆h, en m, en el
manómetro diferencial cerrado de la tobera.
∆h= ____________ m
b) Perímetro mojado, en m
P = b + 2y
c) Radio hidráulico, en m
Rh =
2. Identificar 3 secciones, como se muestra en la figura 1,en el
canal horizontal de sección rectangular.
d) Ancho de superficie libre, m
2
1
3
Ns
y2
y1
y3
z.
1m
z = 0.093 m
1m
b=0.20 m
3. Medir, la carga de velocidad ham, el nivel de plantilla Nf y
de superficie libre del agua Ns en cada sección, en m.
Registrar las mediciones en la tabla 1.
0.6y
Figura 2.Tubo Pitot.
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f) La carga de velocidad, en m
P
T =b
Q
V=
A
2
V
2g
donde
g aceleración de la gravedad, 9.81 m/s2
Nf
Figura 1. Perfil longitudinal y sección del canal
h am
e) La velocidad media V, en m/s
A
g) Tipo de flujo de acuerdo con:
• Número de Reynolds
Re =
V Rh
ν
ν es la viscosidad cinemática del agua, 1× 10 -6m2/s
El flujo es: laminar, cuando Re< 500
transición, cuando 500 < Re< 12 500
turbulento, cuando Re> 12 500.
V
• Número de Froude, Fr =
gy
El flujo es: subcrítico, cuando Fr< 1
crítico, cuando Fr= 1
supercrítico, cuando Fr> 1
• Tiempo
El flujo es: permanente, cuando
no permanente, cuando
• Espacio
El flujo es :uniforme
variado
dV / dt = 0
dV / dt ≠ 0
dV / dx = 0
dV / dx ≠ 0
Semestre 2013-1
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h) Energía total H, en m, considere el nivel de fondo de la
sección 1 como el plano de referencia
H = z + y + ham
z carga de posición, en m.
y carga de presión, en m.
EQUIPO PARA LA EXPERIMENTACIÓN
 Tubo Pitot
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
i) Tirante crítico yc, en m, a partir de la condición de
régimen crítico
3
Q 2 Ac
=
g
Tc
j) Energía específica E , en m.
E =y+
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V2
2g
k) Energía específica mínima o crítica, Emín , en m.
V2
Emín = yc + c
2g
3. Calcular y dibujar la curva de energía específica.
Q2
E =y+ 2 2
y b 2g
1. Sotelo A. G., Hidráulica de Canales, Facultad de Ingeniería,
UNAM, México 2001.
2. Chow V. T. Hidráulica de los Canales Abiertos, Editorial
Mc Graw Hill, México 1985
CUESTIONARIO
1. ¿Qué es la energía específica?
2. ¿Cómo se considera la energía específica entre las
secciones 1 y 3?
3. Mencione tres características de los tirantes alternos.
4. ¿Qué es la energía específica mínima y cuál es su relación
con el tirante crítico?
5. ¿A qué se debe el cambio de régimen de subcrítico a
supercrítico en la transición?
Figura 3. Curva de energía específica
4. Ubicar en la curva del inciso anterior los tirantes medidos.
5. Dibujar un plano acotado y a escala que contenga:
 El umbral trapecial, cuya base menor es 0.60 m y base
mayor es 0.78 m.
 La superficie libre del agua en color azul.
 La línea de energía en color rojo.
 La línea de tirante crítico en color negro y trazo
discontinuo.
6. Calcule el error relativo, en por ciento, entre las cargas de
velocidad obtenidas en la Tabla 1 con el tubo Pitot y las del
inciso 2f) y mencione a que se debe la diferencia, sí la hay.
e=
ham − ha 2f
ham
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Semestre 2013-1