Práctica 1
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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. http://dicyg.fi-c.unam.mx/~labhidraulica 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 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 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+ FACULTAD DE INGENIERÍA 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 http://dicyg.fi-c.unam.mx/~labhidraulica Semestre 2013-1