energia-especifica-y-momenta

TEMA: ENERGÍA ESPECÍFICA Y MOMENTA
EN CANALES
INTEGRANTES:
DOCENTE DEL CURSO:
FECHA DELLABORATORIO:
FECHA DE ENTREGA:
MECÁNICA DE FLUIDOS II

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE HIDRAULICA E HIDROLOGIA
MECANICA DE FLUIDOS II 1
Tabla de contenido
INTRODUCCIÓN...................................................................................................................2
RESUMEN............................................................................................................................3
LISTA DE SÍMBOLOS PRINCIPALES.........................................................................................4
I. OBJETIVOS ...................................................................................................................5
II. ENERGÍA ESPECÍFICA EN CANALES.................................................................................5
2.1. FUNDAMENTO TEÓRICO...............................................................................................5
2.2. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO ..........................................................................................11
2.3. PROCEDIMIENTO........................................................................................................12
2.4. CÁLCULOS Y RESULTADOS...........................................................................................13
2.5. CUESTIONARIO...........................................................................................................15
III. FUERZA ESPECÍFICA EN EL SALTO HIDRÁULICO ...............................................................17
3.1. FUNDAMENTO TEÓRICO.............................................................................................18
3.2. PROCEDIMIENTOS ......................................................................................................19
3.3. CÁLCULOS Y RESULTADOS...........................................................................................19
3.4. CUESTIONARIO...........................................................................................................20
IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES........................................................................24
4.1. CONCLUSIONES:..........................................................................................................24
4.2. RECOMENDACIONES:..................................................................................................24
V. BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................25

INTRODUCCIÓN
Se tiene por definición un canal abierto que es un conducto para flujos en la cual tiene
superficie libre, la superficie libre es esencialmente un interface entre dos fluidos de
diferente densidad, separados por efectos de gravedad y distribución de presiones. Los
flujosson casi siempre son turbulentos y no son afectados por tensiónsuperficial en el caso
del agua.
Un caso particular de la aplicación de la ecuación de energía, cuando la energía esta referida
al fondo de lacanalización, toma el nombre de energía especificaen canales. Para un caudal
constante, encada sección de una canalización rectangular, obtenemosun tirante y un valor
de energía específica, moviéndose el agua de mayor a menor energía con un gradiente, en
este caso, coincidente con la pendiente de energía. Analíticamente es posible predecir el
comportamiento del agua en el canal rectangular, sin embargo laobservación del fenómeno
es ahora de mayor importancia y toda conclusión estará ligada al experimento. El salto
hidráulico esun fenómeno producido en el flujode agua a través de un canal cuando el agua
discurriendo en régimen supercrítico pasa al régimen subcrítico. Tiene numerosas
aplicaciones, entre las cuales se citan:
• La disipación de energía en aliviaderos.
• Como dispositivomezclador, en las plantas de tratamiento de agua.
Como cambiar de régimen se tiene antes del resalto un tirante pequeño y después del
resalto un tirante mayor, se establece una relación de fuerzas debido a la presión y al flujo,
esto se denomina fuerza especificaen la sección, al inicioy al final del resalto hidráulico.

RESUMEN
En éste segundo laboratorio empezaremos por comprender lo que ocurre cuando variamos
las pendientesdel canal, lo cual implica una variación de la energía especifica esto para una
descarga constante, esta variación será representada gráficamente donde se puede
observar claramente de laexistenciade una mínima Energía específica para un determinado
tirante (que más adelante lo llamaremos tirante crítico). Esto significa que para un tirante
dado el flujo de agua se desplaza con una mínima energía esto nos interesa desde el punto
de vista de optimizar la eficienciadel canal al momento de diseñar.
En la segunda parte de este laboratorio se verá la aplicación de la conservación de la
momenta, esto para estudiar el salto hidráulico enun canal rectangular de carga constante,
similar al caso de la Energía específica se platearan los tirantes versus la momenta y se
aprecia una gráfica con una momenta mínima para un tirante dado, que será calculado en
detalle más adelante.
La conservación de la momenta se usa para determinar en tirante luego del salto hidráulico
como se verá más adelante,que también fue medido en el laboratorio, con lo cual se podrá
comprobar estos dos datos (teórico y real). Finalmente se sacaran algunas conclusiones en
base a lo que se obtenga con los daros tomados de laboratorio. Además se dan algunas
recomendaciones para la toma de datos de laboratorio y los cálculos respectivos.

LISTA DE SÍMBOLOS PRINCIPALES
A : Área de la sección transversal.
b : Ancho de fondo del canal.
c : Coeficiente de descarga en vertederos.
D : Tirante hidráulico medio.
E : energía especifica.
F : Número de froude.
Ff : Fuerza debida a la fricción.
g : Aceleración de la gravedad.
hf: Pérdida de carga o energía.
m: Relación entre los tirantes conjugados real.
n: Relación de los tirantes conjugados teóricos.
P: fuerza hidrostática.
Q: Gasto o caudal en una sección
Qc: Gasto crítico.
q: Gasto o caudal específico.
S: Pendiente del canal.
Sc: Pendiente crítica del canal.
Sf: Pendiente de energía.
So : Pendiente de fondo del canal.
Sw : Pendiente del nivel de agua.
T : Ancho superficial del canal.
V : velocidad media del flujode agua.
Vc : velocidad crítica del flujode agua.
W : peso.
y :Tirante.
Y1, y2 : tirantes conjugados.
Yc : Tirante crítico.
Z : Elevación con respecto a un plano de referencia.
∝ : Coeficiente de coriolis
ɤ : Peso específico del agua.
Ɵ : Ángulo de inclinación del canal.

I. OBJETIVOS
 Determinar la relación existente entre el tirante y la energía específica en un
canal rectangular.
 Verificar mediante cálculos los valores de energía mínima y tirantes críticos.
 Estudiar el fenómeno de régimen de flujo en un canal rectangular, pasando
de régimen supercrítico al régimen subcrítico (salto hidráulico)
II. ENERGÍA ESPECÍFICA EN CANALES
2.1. FUNDAMENTO TEÓRICO
Los elementosgeométricos son propiedades de una sección del canal que puede ser
definidaenteramente por la geometría de la sección y la profundidad del flujo. Estos
elementosson muy importantes para los cálculos del escurrimiento.
Profundidad del flujo, calado o tirante: la profundidad del flujo (y) es la distancia
vertical del punto más bajo de la sección del canal a la superficie libre.
Ancho superior: el ancho superior (T) es el ancho de la sección del canal en la superficie
libre.
Área mojada: el área mojada (A) es el área de la sección transversal del flujonormal a
la dirección del flujo.
Perímetro mojado: el perímetro mojado (P) es la longitud de la línea de la intersección
de la superficie mojada del canal con la sección transversal normal a la dirección del flujo.
Radio hidráulico: el radio hidráulico (R) es la relación entre el área mojada y el
perímetro mojado, se expresa como: R = A / P
Profundidad hidráulica: la profundidad hidráulica (D) es la relación del área mojada con
el ancho superior, se expresa como: D = A / T.
2.1.1 CLASIFICACIÓNDEFLUJOS
Criterios de clasificación:
a) Según el tiempo
Es la variación del tirante en función del tiempo
 Flujo permanente: las características hidráulicas permanecen constantes en el
tiempo.

Fig.1.flujo permanente.
 Flujo no permanente: Flujo en el cual las características hidráulicas cambian en
el tiempo.
Fig.2.flujo no permanente
b) Según en el espacio
Es la variación del tirante en función de la distancia
 Flujo uniforme: Es aquel que tomando como criterio el espacio, las
características hidráulicas no cambian entre dos secciones separadas una
distancia determinada.

Fig.3.flujo uniforme.
 Flujo variable: Es aquel en el cual las características hidráulicas cambian entre
dos secciones
 gradualmente variado ( GVF): flujo Flujo en el cual las características hidráulicas
cambian rápidamente, en un espacio relativamente corto (Fig.5)
Fig.4. flujo gradualmente variado
Flujo rápidamente variado (RVF): Flujo en el cual las características hidráulicas cambian
de manera gradual con la longitud (Fig.6)

Fig.5. flujo gradualmente variado
2.1.2 ENERGÍA ESPECÍFICA
La energíade lacorriente enunaseccióndeterminade uncanal eslasumadel tirante,laenergía
de velocidad y la elevación del fondo con respecto a un plano horizontal de referencia
arbitrariamente escogidayse expresaasí(verfig.6).
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎=𝑦+ ∝
𝑉2
2𝑔
+𝑧
Donde:
y :tirante
∝ : Coeficiente de coriolis
V : Velocidadmediade lacorriente
Z : Elevacióndel fondo
g : Aceleraciónde lagravedad
Si tomamoscomo planode referenciael fondodel canal laenergíaasí calculadade denomina
energíaespecifica(Rocha) yse simbolizaconlaletraE.
𝐸 =𝑦+ ∝
𝑉2
2𝑔
…(1)
La energíaespecificaes,pues,lasumadel tirante ylaenergíade velocidad.Como estáreferida
al fondovaa cambiarcada vezque este asciendaodescienda.
Figura 6. Flujo uniforme y permanente

La ecuación(1) tambiénpuede expresarse enfuncióndel gastoQy el Áreade lasección
transversal,que esunafuncióndel tirante y.
𝐸 = 𝑦+ ∝
𝑄2
2𝑔𝐴2
………(2)
TeniendounQconstante y asumiendo ∝=1, se obtiene lasasíntotasde la ecuación(2) que
evidentementeson:
𝐸 − 𝑦 = 0 Λ 𝑦 = 0
Graficandola ecuaciónse obtiene:
Calculandolaenergíaespecíficamínima,derivando:
𝑑𝐸/ 𝑑𝑦 = 0 ……….(3)
𝑑𝐸 𝑑𝑦 = 1 – ( 𝑄2 𝑑A)/( 𝑔 𝐴3
𝑑𝑦 )…….(4)
Como sabemos:
𝑇 = 𝑑𝐴 /dy ………(5)
De lasecuaciones3,4 y 5 se obtiene laecuación6.
𝑄² 𝑇/𝑔𝐴³=1 ……. (6)
Se observaademásque para un flujosubcríticose cumple:
𝑄² 𝑇/𝑔𝐴³<1
Tambiénpara unflujosupercríticose cumple:
𝑄² 𝑇/𝑔𝐴³>1
Númerode Froude (F)
El númerode Froude esun indicadordel tipode flujoydescribe laimportanciarelativade la
fuerzagravitacional e inercial (Potter),sudefinicióngenerales:
𝐹= 𝑉 /√ 𝑔𝐷 …… (7)
Donde D es el tirante hidráulicomedio(D=A /T)
De (7) y (4) se tiene
𝑑𝐸/𝑑𝑦=1− 𝐹2 =0 ….(8)
Entoncescuando F=1 el flujoesflujoescrítico,F<1 el flujoessubcrítico,F>1 el flujoes
supercrítico.

2.1.3 MOMENTA O FUERZA ESPECÍFICA
La segunda ley del movimiento del Newton menciona que el cambio de la cantidad de
movimiento por unidad de tiempo es la resultante de las fuerzas exteriores.Consideremos
un canal con un flujo permanente cualquiera y un volumen de control limitado por dos
secciones transversales 1 y 2. La superficie libre y el fondo del canal tal como se ve en la
figura 8.
Fig. 7. Grafico para la de deducción de la fuerza especifica
Aplicando el equilibrioal volumen de control y teniendo las siguientescondiciones θ=0,
Ff=0 (perdidas de carga =0)
P1 − P2 = γQ(V2 − V1) ……(9)
A1yg1 − A2yg2 =
𝑄²
𝑔𝐴2
−
𝑄²
𝑔𝐴1
…..(10)
A1yg1 +
𝑄²
𝑔𝐴1
= A2yg2 +
𝑄2
𝑔𝐴2
……. (11)
M= Ayg +
𝑄²
𝑔𝐴
(12)

Fig.8.Relación entre la momenta y el tirante.
Donde:
 Y1, y2: sonlos tirantesconjugados.
 Y1>yc: se observa un flujosubcrítico (Río).
 Y2<yc: se observa un flujosupercrítico (Torrente).
2.2. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
 La sección del canal es de 10dm2 (ancho = 0.25m y altura útil = 0.40m)
 La pendiente del canal varía entre + 10% y - 3% (encontra-pendiente).
 El caudal máximo de ensayo es de 100 l/s. la longitud útil del canal es de 10.56m.
(8 elementosde 1.32 m.)
 El sistema canal visto desde aguas arriba hacia aguas abajo está compuesto de los
siguienteselementos:
 Un elemento metálico de alimentación provisto de una compuerta de iniciode
velocidad (compuerta llamada pico de pato) al cual sigue un tranquilizador, para
obtener el flujo de filetesparalelos desde el inicio del canal.
 Ocho elementos metálicos con vidrio en cada cara lateral, provistos de tomas de
presión en el fondo. Las bridas de empalme de los diversos elementosestán
diseñados especialmente para colocar diversos accesorios.
 En la brida de aguas abajo del último elemento está instalado una compuerta del
tipo persiana que permite el control de nivelesen el canal.
 Tres rielesde cojinetes para el desplazamiento del carrito porta limnimetro de
puntas.

 Este sistema canal está instalado sobre una viga tubular que en parte constituye el
conducto de alimentación y se apoya hacia aguas arriba sobre un eje - articulación
que se apoya en dos plataformas; y aguas abajo en 2 gotas mecánicas comandadas
por un mecanismo electromecánico.
Ver Anexo Fotográfico
Canal – Vista frontal
Canal – Vista Lateral
2.3. PROCEDIMIENTO
 Fijar la pendiente del canal
 Verificar la calibración del limnimetro
 Abrir la llave de compuerta para circular agua en el canal.
 Si considera necesario ver condiciones de entrada del flujo.
 Medir el caudal de agua que está circulando después de haber transcurrido cierto
tiempo para la estabilización del flujo.
 Determinar la lectura del fondo de la canalización y otra lectura en la superficie de
agua, con ayuda del limnimetro de punta. Por diferencia de lecturas se obtiene el
tirante de agua en la sección.

 Repetir el paso anterior para distintas pendientes,con el cual se obtendrán
distintos valores de tirante, por encima de una valor crítico denominado tirante
crítico, cuando el régimen es subcrítico; y por debajo, si el régimen es supercrítico.
2.4. CÁLCULOS Y RESULTADOS
Cálculo del caudal. Para un vertedero triangular (α=53°08’), sabemos que el caudal está
dado por la siguiente expresión.
𝑄=𝐶
8
15
tg(
∝
2
) √2𝑔 𝐻5/2
Donde
C es el coeficiente de descarga.
Para: H=25.76cm, C=0.33991
𝑄=0.068547𝐶=0.0233𝑚³/𝑠=23.30𝑙𝑡/𝑠
Que viene a ser el caudal real.
Cálculo del tirante Crítico y energía específica mínima Se muestra la tabla 2.1, donde se
ha calculado el tirante de agua para diferentespendientes(S).
Tabla 2.1.Pendientes del canal y susrespectivostirantespara un caudalde 23.30 L/s.
Usando la ecuación (2). 𝐸 = 𝑦+ ∝
𝑄2
2𝑔𝐴2
Calculamos la energía especifica asumiendo un ∝=1, y su respectivo tirante,
Tabla 2.2.Energía específica para un caudal de 23.3L/s.
TIRANTEY (cm) Área(m) Energía especifica(cm) Fr
25.94 0.06485 26.598 0.23
24.84 0.0621 25.558 0.24
23.37 0.058425 24.181 0.26
6.26 0.01565 17.558 1.90
5.63 0.014075 19.597 2.23
SUPERFICIE Ys (cm) FONDO Yi (cm)
0.20 35.66 9.72 25.94
0.40 34.56 9.72 24.84
0.80 33.09 9.72 23.37
1.20 15.98 9.72 6.26
1.60 15.35 9.72 5.63
S%
COTAS DE ELEVACION
TIRANTE Y (cm)

Fig.9 .Tirante vs energía especifica en un canal rectangular
El tirante crítico se da cuando F=1, de la ecuación 7 para un canal rectangular
Se obtiene
𝑦 𝑐= √
𝑞²
𝑔
3
q=Q/T=Q/b=0.0233/0.25=0.932𝑚2/𝑠
𝑦𝑐=9.60cm
Se puede corroborar en la curva de la energía específica
𝐸 𝑚𝑖𝑛=17.55 𝑐𝑚
Cálculo de la Momenta mínima. Usando la ecuación (12)
Tabla 2.3.momenta para un caudal de 23.3 L/s.
TIRANTEY (cm) Área(m) Momenta(cm3)
25.94 0.065 0.926
24.84 0.062 0.860
23.37 0.058 0.777
6.26 0.016 0.403
5.63 0.014 0.433
y = x
0
5
10
15
20
25
30
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000
TIRANTE(cm)
ENERGÍA ESPECÍFICA (cm)
CURVADE ENERGIA ESPECIFICA

Fig.10 .Tirante vs momenta en un canal rectangular
Mmin = 0.403cm3, Se puede corroborar en la curva de la momenta
2.5. CUESTIONARIO
a) Demostrarque la energíaespecificamínimaocurre cuandoVC= 𝑌𝑐∗𝑔,es decircuandoel
númerode Froude esigual a 1
𝐸 =𝑦+ ∝
𝑄2
2𝑔𝐴2
𝑑𝐸/𝑑𝑦=0 (se iguala a cero para obtener el mínimo)
𝑑𝐸/𝑑𝑦=1−
𝑄2
2𝑔𝐴3
𝑇
𝑑𝐸/𝑑𝑦=1− 𝐹²=0
F=1
b) Graficar en papel milimetrado,laenergíaespecificaenabscisasylostirantesenordenadas
TIRANTE
Y (cm)
Energía
especifica(cm)
25.94 26.598
24.84 25.558
23.37 24.181
6.26 17.558
5.63 19.597
0
10
20
30
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000
TIRANTE(cm)
MOMENTA (cm3)
CURVADE MOMENTA

Fig.11.curva de energía específica relativa. Obtenidas de datos de laboratorio
c) Considerarx=y/ycGraficarla ecuaciónde energíaespecíficarelativa:
𝐸 𝐸 =𝐸𝑐/𝑦𝑐= 𝑥+1/2𝑥²
Fig.12.curva de energía específica relativa.
d) Ubicar enestaslos tirantesmedidosenel canal.
y = x
0
5
10
15
20
25
30
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000
TIRANTE(cm)
ENERGÍA ESPECÍFICA (cm)
CURVADE ENERGIA ESPECIFICA

Tabla.4.1.Energía especifica relativa, y tirante relativo en laboratorio.
E/Yc y/yc
1.59 1.28
1.51 1.09
1.60 0.78
5.65 0.31
5.99 0.30
8.24 0.25
7.46 0.26
6.29 0.29
9.01 0.24
11.35 0.21
11.55 0.21
14.21 0.19
9.45 0.23
11.16 0.21
Fig.13.curva de energía específica relativa. Obtenidas de datos de laboratorio
III. FUERZA ESPECÍFICA EN EL SALTO HIDRÁULICO
y = x
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00
y/Yc
E/Yc
ENERGIA ESPECIFICA RELATIVA

3.1. FUNDAMENTO TEÓRICO
Es el paso violente de un régimen supercrítico a uno subcrítico con gran disipación de
energía.
fig.14.Salto hidráulico en un canal.
Del principio de conservación de la momenta se obtuvo (11):
𝐴1𝑦𝑔1 +
𝑄²
𝑔𝐴1
𝑄 = 𝐴2𝑦𝑔2 +
𝑄²
𝑔𝐴2
Para un canal de sección rectangular: ancho=b, 𝐹1 =
𝑉
√ 𝑔𝑦1
𝑦𝑔1 = 𝑦1/ 2 𝑦𝑔2 = 𝑦2/ 2, 𝐴1 = 𝑏𝑦1, 𝐴2 = 𝑏𝑦2, Q=qb,
(
𝑦2
𝑦1
)2 +
𝑦2
𝑦1
− 2𝐹12
= 0……. (13)
𝑦2
𝑦1
=
1
2
(√1 + 8𝐹122
− 1) ……. (14)
Que es la ecuación de un salto hidráulico en un canal rectangular.

Tipos de saltohidráulico:
 Para F1 = 1.0 El flujo es crítico, y de aquí no se forma ningún salto.
 Para 1.7 > F1 > 1.0 La superficie del agua muestra ondulaciones, y el salto es
llamado salto ondular.
 Para 2.5 > F1 > 1.7: Tenemos un salto débil.Este se caracteriza por la formación de
pequeños rollos a lo largo del salto, la superficie aguas abajo del salto es lisa. La
pérdida de energía es baja.
 Para 4.5 > F1 > 2.5: se produce un salto oscilante. Se produce un chorro oscilante
entrando al salto del fondo a la superficie una y otra vez sin periodicidad. Cada
oscilación produce una gran onda de período irregular, la cual comúnmente puede
viajar por varios kilómetros causando daños aguas abajo en bancos de tierra y
márgenes.
 Para 9.0 > F1 > 4.5: se produce un salto llamado salto permanente: la extremidad
aguas abajo del rollo de la superficie y el punto en el cual el chorro de alta velocidad
tiende a dejar el flujo ocurre prácticamente en la misma sección vertical. La acción
y posición de este salto son menos sensiblesa la variación en la profundidad aguas
abajo. El salto está bien balanceado y el rendimiento en la disipación de energía es
el mejor, variando entre el 45 y el 70%.
 Para F1 = 9.0 o mayor: se produce el llamado saltofuerte: el chorro de alta velocidad
agarra golpes intermitentes de agua rodando hacia abajo, generando ondas aguas
abajo, y puede prevaleceruna superficie áspera. La efectividaddel saltopuede llegar
al 85%.
3.2. PROCEDIMIENTOS
 Se usa el mismo equipo anteriormente mencionado
 Hacer circular agua en el canal
 Fijar una pendiente que produzca flujosupercrítico
 Si no se produce el resalto, provocar este utilizando un accesorio del canal el cual
puede ser la componente de fondo o sino con la compuerta tipo persiana
 Medir los tirantes de agua antes y despuésdel resalto (tirantes conjugados)
 Repetir esta operación varias veces para el mismo caudal
3.3. CÁLCULOS Y RESULTADOS

El caudal que discurre por el canal es igual al anterior, Q=23.3m/s
Calculamos el tirante antes y después del resalto hidráulico, la velocidad de flujoy el
respectivo número de Froude para cada pendiente del canal, el ancho del canal sigue
siendo el mismo
Tabla 3.1.Tirante (y1) y número deFroudepara cada pendientea un caudalconstate(23.3m/s)
antesdel salto hidráulico.
Tabla 3.2.Tirante (y2) y número deFroudepara cada pendientea un caudalconstate(23.3m/s)
despuésdel salto hidráulico.
Usando la ecuación (14) podemos hallar la relación: de n= 𝑦2/ 𝑦1 , y dividiendolos valores
reales calculados: m= 𝑦2/ 𝑦1;
Hallamos el error cometido:
Tabla 3.3.ralaciones de y2/y1 teórico(n) y real (m) y el error cometido
S% m=Y2/Y1 n=Y2/Y1 Error (%)
0.8 2.135693215 1.935576469 10.34
1.2 2.378186969 1.798356197 32.24
1.4 2.785276074 2.076674625 34.12
3.4. CUESTIONARIO
a) Graficar lacurva de energíaespecificavsprofundidadantesydespuésdel salto
Tabla.4.1.Energía especifica tirante momenta antesy despuésdelsalto hidráulico (datosdel
laboratorio).
SUPERFICIE(cm) FONDO (cm)
0.8 16.55 9.77 6.78 0.017 1.37463127 1.686
1.2 16.88 9.82 7.06 0.018 1.32011331 1.586
1.4 16.24 9.72 6.52 0.016 1.42944785 1.787
AREA (m2) V (m/s) F (Froude)S%
COTAS DEELEVACION
TIRANTEY1(cm)
SUPERFICIE(cm) FONDO (cm)
0.8 24.52 10.04 14.48 0.036 0.64364641 0.540
1.2 26.67 9.88 16.79 0.042 0.55509232 0.433
1.4 28.12 9.96 18.16 0.045 0.51321586 0.385
S%
COTAS DEELEVACION
TIRANTEY2(cm) AREA (m2) V (m/s) F (Froude)

ANTES DEL SALTO DESPUES DEL SALTO
TIRANTE
(cm)
ÁREA
ENERGIA
ESPECIFICA
(cm)
MOMENTA
(cm3)
TIRANTE
(cm)
ÁREA
ENERGIA
ESPECIFICA
(cm)
MOMENTA
(cm3)
6.78 0.036 8.892 0.162 14.48 0.036 16.592 0.301
7.06 0.042 8.630 0.182 16.79 0.042 18.360 0.386
6.52 0.045 7.862 0.179 18.16 0.045 19.502 0.443
b) Graficar la curva de fuerzaespecifica(momenta) vsprofundidadantesydespuésde salto.
c) Verificarlaecuación:
𝑦2
𝑦1
=
1
2
(√1 + 8𝐹1² − 1)
Solución:
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000
Y(cm)
E(cm)
Antes del salto
Despues del salto
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500
Y(cm)
M(cm)
Antes del salto
Despues del salto

Del principiode laconservaciónde momenta:
𝐴1 𝑦 𝑔1+
𝑄²
𝑔𝐴1
=𝐴2 𝑦 𝑔2+
𝑄²
𝑔𝐴2
Para un canal de sección rectangular: ancho=b, 𝐹1=
𝑉
√ 𝑔𝑦1
𝑦 𝑔1=
𝑦1
2
𝑦 𝑔2=
𝑦2
2
, 𝐴1=𝑏𝑦1 , 𝐴2=𝑏𝑦2 , Q=qb,
(
𝑦2
𝑦1
)²+
𝑦2
𝑦1
−2 𝐹1²=0
Que es la ecuación de un salto hidráulico en un canal rectangular.
Tabla.4.2.comparación deltirante teórico, obtenido con la formula anterior,con el tirante
obtenido en laboratorio.
TIRANTE Y1
(cm)
TIRANTE Y2 (cm)
(TEORICO)
TIRANTE Y2 (cm)
(EXPERIMENTAL)
6.78 13.12 14.48
7.06 12.70 16.79
6.52 13.54 18.16
d) Perdidade energíaobtenidaporlaecuación:
 h𝑓= (𝑦2+
𝑉22
2𝑔
) –( 𝑦1+
𝑉12
2𝑔
)
Tabla.4.3.perdida deenergía en el salto hidráulico
ANTES DEL SALTO
Y1 (cm)
DESPUES DEL SALTO
Y2 (cm)
Hf (m)
6.78 14.48 0.002
7.06 16.79 0.024
6.52 18.16 0.026
e) Hacer una gráficaadimensionalde fuerzaespecifica

Curva de fuerza especifica adimensional
6.50
6.70
6.90
7.10
7.30
7.50
7.70
7.90
8.10
6.50 6.70 6.90 7.10 7.30 7.50
Y/Yc
M/bYc^2

IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1. CONCLUSIONES:
 Se concluye que; para un tirante supercrítico, el flujo es subcrítico y para
tirante subcrítico el flujo resultó supercrítico.
 En el salto hidráulico la relación de los tirantes se puede calcular de dos
maneras diferentes, tales como directamente de los datos de laboratorio (una
simple división) o como una función del número de froude (usando la
ecuación 14) con lo cual se puede comparar estos dos resultados y los cuales
deben ser iguales pero en nuestro caso son muy lejanos, debido a la mala
toma de datos.
 Los tipos de salto hidráulico fueron: salto ondular (Fr1= 1.686 y Fr2 = 1.586)
y un salto débil (Fr = 1.787)
 La momenta mínima es de 0.403 cm3.
 Cuando la pendiente es mayor, el error relativo de la relación de tirantes es
menor, que cuando la pendiente es baja.
4.2. RECOMENDACIONES:
 Es recomendable hacer las mediciones de los tirantes, efectuados después
del salto, en la primera sección transversal donde se produzca un escaso
burbujeo.
 Se recomienda tomar las medidas de los tirantes a un nivel medio, puesto
que la superficie tiende a oscilar.
 Se recomienda que a la entrada de canal se coloque un disipador de energía
de mayor eficiencia, con el fin de obtener un flujo uniforme.
 Se debe medir con mucha rapidez y cuidado los tirantes (subcrítico,
supercrítico) a fin de evitar errores, dado que el tirante en el flujo subcrítico
aumenta al pasar el tiempo, debido a que el agua se llena en el canal.

V. BIBLIOGRAFÍA
 FRENCH RICHARD H., “Hidráulica de canales abiertos”, -primera edición-
McGraw-Hill , México 1985.
 Guía de laboratorio -Departamento de Hidrología e Hidráulica (FIC).
 Merle C. Potter, David C. Wiggert- “MECANICA DE FLUIDOS”
 ROCHA F. ARTURO, “Hidráulicas de tuberías y canales” –primera edición-
Universidad Nacional de Ingeniería, Lima 2007.
 Ven Te Chow, “Hidráulica de los canales abiertos” - McGraw-Hill, 1994
 Víctor L. Streeter, E. Benjamin Wylie -“MECANICA DE FLUIDOS”

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