UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOL3

5/28/2018 UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTNEZ DE MAYOL3

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HIDRAULICA-RESALTO HIDRAULICO 24 de marzo de 2014

LABORATORIO N 3 Pg. 1

UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGOANTNEZ DE MAYOLO

Carrera Profesional : Ingeniera Civil.

Ao y Semestre Acadmico : 2013-2

Curso : HIDRAULICA

Docente :Ing. JAINER SOLRZANO POMA

Trabajo : INFORME LABORATORIO N3.Tema :RESALTO HIDRAULICO:

Alumno : Cdigo

COLONIA MURATA HIROSHI 062.0707.052


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INDICE

I. MARCO TERICOa) MOMENTO O FUERZA ESPECFICA EN CANALESb) RESUMEN.c) FUNDAMENTO TERICO.

II. DESCRIPCIN DEL EQUIPO.III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.IV. CUADRO DE DATOS.V. CLCULOS Y RESULTADOS.

VI. CUESTIONARIO.VII. CONCLUSIONES, OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES.

VIII. BIBLIOGRAFA.


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I. MARCO TERICOMOMENTA O FUERZA ESPECFICA EN CANALES

RESUMEN

El experimento consiste en simular un salto hidrulico, mediante el paso repentino deun flujo supercrtico a uno subcrtico. Lo cual se logra con la manipulacin delaccesorio de salida de agua del canal de experimentacin; es decir, el cerrado de la

persiana.

Logrado el efecto de resalto se toman las medidas de los tirantes antes y despus del

salto hidrulico. La dificultad de estas mediciones es la ondulacin en la superficie delagua que produce el salto, para lo cual se tendr las siguientes consideraciones:

Despus de iniciado el resalto, se dejar estabilizar el flujo de agua. Las mediciones con el limnmetro se harn aproximadamente en la mitad de la

altura de las ondulaciones en una zona de vientre de onda. Las mediciones para antes y despus del resalto se harn, como se menciona,

antes y despus de la zona de turbulencia, donde se aprecia un burbujeoconstante. Esta zona de cambio abrupto de tirante representa una prdida deenerga, asimismo, el burbujeo indica la inclusin de aire en el agua.

Para controlar los caudales se debe hacer una medicin antes y despus delexperimento, esto gracias a la ayuda del vertedero de 53.8 instalado. Es preciso que elflujo de agua este estable para as poder tomar medidas acertadas de este parmetro.Esto con el limnmetro y el uso de tablas y la posterior interpolacin.

FUNDAMENTO TERICO

La segunda ley del movimiento de Newton dice:

)V((VFF 21

Consideraremos un canal limitado por dos secciones transversales 1 y 2:


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FIGURA 0: grafica para la deduccin de la ecuacin de la fuerza especfica.

- De la cual se puede deducir:

- Si: =0 , =0 y

Saltos hidrulicos:

FIGURA 1: Saltos hidrulicos.


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() ()

() 18121 2

1 F

- Grafica de la fuerza especfica:

FIGURA 2: fuerza especfica.

Ecuacin adimensional de la fuerza especifica relativa al tirante critico de loscanales rectangulares:

- Si a (4) reemplazamos A=b*y , =Y/2 y dividimos entre y de lacondicin critica

se tiene que:

(

)

(

)

- Si: :


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II. DESCRIPCIN DEL EQUIPOEl equipo es el mismo para esta parte.

III. PROCEDIMIENTO Del procedimiento anterior se tiene el flujo en el canal. Producir el resalto en el canal con un accesorio que se encuentra adherido a l en

la parte de la salida.

FIGURA 3: Formacin del resalto.


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FIGURA4: Accesorio para producir el resalto.

Tomar las medias de los tirantes antes y despus del resalto (tirantesconjugados).

FIGURA 5: Mediciones antes y despus del resalto.

Repetir los pasos anteriores para cada pendiente dada.


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IV. CUADRO DE DATOS

S% ANETES DELRESALTO Y1

DEPUES DELRESALTO Y2

cotas o elevacin (cm) cotas o elevacin (cm)

superficie fondo superficie fondo3 15.93 10.2 32.79 10.07

2.8 16.11 9.92 32.78 10.02

2 16.52 9.91 31.15 10.01

1.4 17.91 9.76 30.98 9.75

TABLA 1: Datos del resalto.

V. CLCULOS Y RESULTADOSCondiciones antes del resalto

N S% Hs(cm) Hf(cm) Y1(m) E(m) M1 (m^3) V1(m/s) Froud 1

1 3 15.93 10.2 0.0573 0.327602 8.154E-03 2.302 3.070

2 2.8 16.11 9.92 0.0619 0.293521 7.647E-03 2.131 2.734

3 2 16.52 9.91 0.0661 0.269221 7.259E-03 1.996 2.479

4 1.4 17.91 9.76 0.0815 0.215111 6.274E-03 1.619 1.810

TABLA 2: Datos antes del resalto.

Condiciones despus del resalto

N S% Hs(cm) Hf(cm) Y2(m) E(m) M2(m^3) V2(m/s) Froud 2

1 3 32.79 10.07 0.2272 0.22817 8.405E-03 0.580 0.3884

2 2.8 32.78 10.02 0.2276 0.22857 8.424E-03 0.579 0.387

3 2 31.15 10.01 0.2114 0.21244 7.685E-03 0.624 0.433

4 1.4 30.98 9.75 0.2123 0.21334 7.724E-03 0.621 0.430

TABLA 3: Datos despus del resalto.

Sabemos que los momentos antes del salto (M1) y momentos despus del salto (M1) 2deben ser iguales, verifiquemos esto mediante el erro relativo:

.100%M=Error%

1

12

M

M


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N S% M1 (m^3) M2(m^3) M1-M2 Error%

1 3 8.154E-03 8.405E-03 2.51E-04 3.07

2 2.8 7.647E-03 8.424E-03 7.77 E-04 10.10

3 2 7.259E-03 7.685E-03 4.26 E-04 5.864 1.4 6.274E-03 7.724E-03 1.45 E-03 23.11

TABLA 4: Clculo de los errores en la momento.

Para las condiciones de los saltos hidrulicos, tendremos que verificar la ecuacin (5):

()

N S% Y1(m) Y2(m) Y2/Y1 Froud 1 (F1)

1 3 0.0573 0.2272 3.96509 3.070 3.870333.1374

2 2.8 0.0619 0.2276 3.67689 2.734 3.398652.9328

3 2 0.0661 0.2114 3.19818 2.479 3.041312.5910

4 1.4 0.0815 0.2123 2.6049 1.810 2.10812.1668

TABLA 5: Nmero de Froud.

Del cual se puede verificar los errores en cada uno de los tirantes:

Y2/Y1 - (F1) ERROR %

0.09476 2.3-0.27824 7.5

0.15687 4.9

0.4968 19.07

TABLA 6: Clculo de los errores en el nmero de Froud.

Luego para cada tirante se calcula su energa y la prdida de energa en cada saltohidrulico, as como el redimensionamiento del momento.


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antes del asalto despus del salto P. deenergaN S% Y1/b M1 /b^3 Y2/b M2/b^3 E(m)

1 3 0.235 0.5139 0.07262 0.9112 0.5405 0.24499 0.072622 2.4 0.296 0.4296 -0.00757 0.9088 0.5386 0.24448 -0.00757

3 2 0.329 0.4011 -0.03039 0.9084 0.5383 0.24440 -0.030394 1.4 0.340 0.3939 -0.02327 0.8484 0.4945 0.23193 -0.023275 1.2 0.382 0.3717 -0.01814 0.7416 0.4290 0.21135 -0.018146 1.6 0.333 0.3982 -0.02276 0.8616 0.5037 0.23463 -0.02276

TABLA 7: Clculo de las prdidas antes y despus del resalto.


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LABORATORIO N 3

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VI. CUESTIONARIOGRAFICO 1

Graficar la curva de energa especifica vs profundidades antes y despus del resalto.

0.0573

0.0619

0.0661

0.0815

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

TiranteY(m)

Energa Especfica E(m)

Y VS E antes


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LABORATORIO N 3

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0.22720.2276

0.2114

0.2123

0.205

0.21

0.215

0.22

0.225

0.23

0.228 0.23 0.232 0.234 0.236 0.238 0.24 0.242 0.244 0.246 0.248

Ytirante(m)

Energa especfica E (m)

Y VS E despus


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LABORATORIO N 3

Pg. 13

0.05730.0619

0.0661

0.0815

0.22720.2276

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 0.34

TIRANTEY(m)

ENERGA ESPECFICA E(m)

Y VS E antes y despues


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LABORATORIO N 3

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GRAFICO 2: Tirante vs Fuerza especfica.

Grafica de la Fuerza especifica vs tirante.

0.05730.0619

0.0661

0.0815

0.22720.2276

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.006 0.0065 0.007 0.0075 0.008 0.0085 0.009

Tirante(m)

Fuerza especfica

FUERZA ESPECFICA VS TIRANTE


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LABORATORIO N 3

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GRAFICO 3: Grfica Fuerza especifica vs tirante.

Grafica adimensional de la fuerza especifica.

0.4730901280.51106944

0.545746204

0.672894336

1.8758477681.879150316

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0.006 0.0065 0.007 0.0075 0.008 0.0085 0.009

TIranterelativo

fuerza especfica

X VS M


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VII. CONCLUSIONES, OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

Se determinaron las caractersticas fundamentales del salto hidrulico en laseccin rectangular y se encontr que las prdidas de energa fueronconsiderables en el canal; esto nos puede llevar a concluir a que sta seccin esla seccin que presenta ms perdida de Energa.

Las ecuaciones usadas para los clculos fueron modificadas de acuerdo a lageometra del canal, es decir, para la seccin rectangular.

Se pudo concluir que las variables que influan en la formacin del resaltohidrulico fueron, bsicamente, el caudal (Q) y la abertura de la compuerta (h)ya que si se excedan los lmites de estas dos variables, era imposible que elresalto se formara.

En cuento a la potencia disipada encontramos mayores valores en la seccinrectangular, ya que sta tiene una relacin directamente proporcional con lasprdidas de energa, es decir, si stas son mayores la potencia es mayor yviceversa.


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VIII. BIBLIOGRAFA

1. CHOW, Ven Te. Hidrulica de canales abiertos, Editorial McGraw-HillInteramericana S.A., Santaf de Bogot, Colombia 2004.

2. Departamento Acadmico de Hidrulica e Hidrologa. Gua Prctica deLaboratorio HH224, Facultad de Ingeniera Civil de la Universidad Nacionalde Ingeniera. Lima 2010.

3. FRENCH, Richard. Hidrulica de Canales Abiertos, Editorial McGraw-HillInteramericana S.A., Santaf de Bogot, Colombia 1998.

4. ROCHA, Arturo. Hidrulica de Tuberas y canales, Facultad de IngenieraCivil de la Universidad Nacional de Ingeniera, Lima 2007.


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