Este laboratorio tiene como objetivo estudiar la relación entre el tirante y la energía específica y la momenta en un canal rectangular. Se determinará experimentalmente la energía específica mínima y el tirante crítico para un caudal constante variando la pendiente del canal. Adicionalmente, se analizará el fenómeno del salto hidráulico mediante la conservación de la momenta, calculando teóricamente el tirante luego del salto y comparándolo con las mediciones de laboratorio. Finalmente, se sacarán conclusiones sobre los resultados obtenidos y
Este documento describe los conceptos básicos del flujo permanente y uniforme en canales. Explica que este tipo de flujo ocurre cuando las fuerzas de gravedad que impulsan el flujo se equilibran con las fuerzas de fricción. También presenta las principales fórmulas utilizadas para el análisis y diseño de canales, como las fórmulas de Manning, Chezy y Darcy-Weisbach. Finalmente, cubre consideraciones de diseño como materiales, pendiente, talud y margen libre.
El documento describe la teoría del salto hidráulico y los diferentes tipos de saltos que pueden ocurrir en canales. Explica que un salto hidráulico ocurre cuando el flujo pasa repentinamente de un régimen de flujo supercrítico a uno subcrítico, lo que causa una pérdida de energía. Los tipos de salto se clasifican según el número de Froude del flujo aguas arriba y van desde saltos ondulatorios hasta saltos fuertes, dependiendo del valor de Froude. También se explican concept
1) El documento describe los diferentes tipos de perfiles de flujo gradualmente variado en canales, los cuales se clasifican en trece categorías según la pendiente del canal y la zona en la que se encuentra la superficie del flujo. 2) Explica conceptos como flujo gradualmente variado, pendientes sostenidas y no sostenidas, y analiza los comportamientos teóricos de los perfiles en profundidades específicas. 3) Detalla los perfiles tipo M, S, C, H que ocurren en canales de pendiente suave, pronunciada, crí
El documento describe el fenómeno del resalto hidráulico. 1) Se produce cuando un flujo pasa rápidamente de supercrítico a subcrítico, como al encontrarse con una pendiente menor. 2) Esto ocurre de forma violenta y turbulenta, con gran pérdida de energía. 3) Se explica mediante el análisis de la energía específica del flujo y las ecuaciones que rigen las profundidades conjugadas antes y después del resalto.
El informe describe experimentos para determinar la pérdida de carga en tuberías y accesorios, y para medir caudales usando medidores de orificio. En el primer experimento, se aplicó la ecuación de Darcy y se analizó el efecto de la rugosidad y el número de Reynolds. En el segundo, se midieron parámetros como la variación de presión y se establecieron relaciones entre el caudal, el número de Reynolds y la variación de presión y altura. Ambos experimentos cumplieron con sus objetivos de desarrollar relaciones matemá
El documento describe los conceptos fundamentales del flujo gradualmente variado en canales. En 1 oración: Explica cómo calcular la tensión de fondo usando las ecuaciones de Manning o Chezy, y cómo derivar la ecuación general para la variación de la superficie libre en función de la posición. En otra oración: Detalla la clasificación de canales en función de su pendiente de fondo en relación a la pendiente crítica, incluyendo los tipos A, H, C, S y M. En una tercera oración: Resume los diferentes perfiles de la superfic
Este documento describe el flujo rápidamente variado y el resalto hidráulico. El flujo rápidamente variado ocurre cuando la profundidad del agua cambia abruptamente en distancias cortas, como en un resalto hidráulico. Un resalto hidráulico ocurre cuando el flujo pasa rápidamente de régimen supercrítico a subcrítico o viceversa. El documento también presenta ecuaciones para calcular la longitud del resalto hidráulico para diferentes formas de sección transversal y resuelve un problema de ingeniería hidr
El documento describe un experimento de flujo uniforme en canales rectangulares realizado en el laboratorio de Mecánica de Fluidos e Hidráulica de la Universidad Señor de Sipán. El experimento midió los niveles de agua a lo largo de un canal rectangular para diferentes caudales y pendientes. Los datos recolectados se utilizaron para calcular parámetros hidráulicos como el número de Froude y determinar el régimen de flujo.
Este documento describe los conceptos básicos del flujo permanente y uniforme en canales. Explica que este tipo de flujo ocurre cuando las fuerzas de gravedad que impulsan el flujo se equilibran con las fuerzas de fricción. También presenta las principales fórmulas utilizadas para el análisis y diseño de canales, como las fórmulas de Manning, Chezy y Darcy-Weisbach. Finalmente, cubre consideraciones de diseño como materiales, pendiente, talud y margen libre.
El documento describe la teoría del salto hidráulico y los diferentes tipos de saltos que pueden ocurrir en canales. Explica que un salto hidráulico ocurre cuando el flujo pasa repentinamente de un régimen de flujo supercrítico a uno subcrítico, lo que causa una pérdida de energía. Los tipos de salto se clasifican según el número de Froude del flujo aguas arriba y van desde saltos ondulatorios hasta saltos fuertes, dependiendo del valor de Froude. También se explican concept
1) El documento describe los diferentes tipos de perfiles de flujo gradualmente variado en canales, los cuales se clasifican en trece categorías según la pendiente del canal y la zona en la que se encuentra la superficie del flujo. 2) Explica conceptos como flujo gradualmente variado, pendientes sostenidas y no sostenidas, y analiza los comportamientos teóricos de los perfiles en profundidades específicas. 3) Detalla los perfiles tipo M, S, C, H que ocurren en canales de pendiente suave, pronunciada, crí
El documento describe el fenómeno del resalto hidráulico. 1) Se produce cuando un flujo pasa rápidamente de supercrítico a subcrítico, como al encontrarse con una pendiente menor. 2) Esto ocurre de forma violenta y turbulenta, con gran pérdida de energía. 3) Se explica mediante el análisis de la energía específica del flujo y las ecuaciones que rigen las profundidades conjugadas antes y después del resalto.
El informe describe experimentos para determinar la pérdida de carga en tuberías y accesorios, y para medir caudales usando medidores de orificio. En el primer experimento, se aplicó la ecuación de Darcy y se analizó el efecto de la rugosidad y el número de Reynolds. En el segundo, se midieron parámetros como la variación de presión y se establecieron relaciones entre el caudal, el número de Reynolds y la variación de presión y altura. Ambos experimentos cumplieron con sus objetivos de desarrollar relaciones matemá
El documento describe los conceptos fundamentales del flujo gradualmente variado en canales. En 1 oración: Explica cómo calcular la tensión de fondo usando las ecuaciones de Manning o Chezy, y cómo derivar la ecuación general para la variación de la superficie libre en función de la posición. En otra oración: Detalla la clasificación de canales en función de su pendiente de fondo en relación a la pendiente crítica, incluyendo los tipos A, H, C, S y M. En una tercera oración: Resume los diferentes perfiles de la superfic
Este documento describe el flujo rápidamente variado y el resalto hidráulico. El flujo rápidamente variado ocurre cuando la profundidad del agua cambia abruptamente en distancias cortas, como en un resalto hidráulico. Un resalto hidráulico ocurre cuando el flujo pasa rápidamente de régimen supercrítico a subcrítico o viceversa. El documento también presenta ecuaciones para calcular la longitud del resalto hidráulico para diferentes formas de sección transversal y resuelve un problema de ingeniería hidr
El documento describe un experimento de flujo uniforme en canales rectangulares realizado en el laboratorio de Mecánica de Fluidos e Hidráulica de la Universidad Señor de Sipán. El experimento midió los niveles de agua a lo largo de un canal rectangular para diferentes caudales y pendientes. Los datos recolectados se utilizaron para calcular parámetros hidráulicos como el número de Froude y determinar el régimen de flujo.
Este documento describe los vertederos como instrumentos para medir caudales de fluidos. Explica que los vertederos miden el caudal aplicando la ecuación de continuidad y energía para calcular la velocidad promedio. Describe los diferentes tipos de vertederos como de cresta ancha, corta, pared delgada y a régimen crítico. También presenta la ecuación para medir el caudal en un vertedero rectangular de pared delgada.
Este documento presenta información sobre las pérdidas de carga locales en una tubería. Explica que las pérdidas de energía que sufre un fluido al pasar a través de una tubería se deben a variaciones de energía potencial, cinética y rozamiento. Describe los tipos de pérdidas como primarias (por fricción) y secundarias (por accesorios como codos, válvulas, etc.) y ofrece ecuaciones para calcular cada tipo de pérdida. También analiza las pérdidas causadas por
Este documento presenta las ecuaciones fundamentales para el cálculo de flujo uniforme en canales abiertos, incluyendo las ecuaciones de Chezy, Manning y Darcy-Weisbach. Explica los conceptos de flujo laminar y turbulento, y cómo calcular el coeficiente de Manning para diferentes tipos de canales. También cubre temas como canales de sección compuesta, conductos parcialmente llenos y canales con múltiples rugosidades.
Este documento trata sobre diferentes métodos para calcular las máximas avenidas en ríos, incluyendo métodos históricos, estadísticos e hidrológicos. Explica conceptos como vida útil de obras, período de retorno y riesgo hidrológico. También describe métodos específicos como el racional, el hidrograma unitario y los hidrogramas sintéticos, indicando cómo se aplican a cuencas de diferentes tamaños.
1) El documento describe las ecuaciones que gobiernan el flujo subterráneo de agua en acuíferos. 2) Estas ecuaciones se desarrollan combinando la ley de Darcy con el principio de conservación de masa para un volumen de control tridimensional. 3) El documento explica conceptos como esfuerzo efectivo, consolidación, almacenamiento y deriva la ecuación general de balance de masas para el flujo de agua subterránea.
(1) El documento presenta problemas resueltos relacionados con elementos geométricos de la sección transversal y distribuciones de velocidad y presiones en canales abiertos. (2) Incluye problemas para calcular la presión en el fondo para flujos paralelos y no paralelos, así como expresiones para calcular áreas, perímetros y otros parámetros geométricos de secciones transversales circulares y triangulares con fondo redondeado. (3) También presenta la solución a un problema que involucra el cálculo de la vel
Este documento describe el fenómeno del resalto hidráulico en canales. Define el resalto como un aumento súbito del nivel de agua y pérdida de energía en un tramo corto, que ocurre cuando el flujo pasa de régimen rápido a lento. Explica que el resalto se forma comúnmente cuando hay obstáculos o cambios bruscos de pendiente, y analiza factores como la longitud y forma del resalto dependiendo del número de Froude. También cubre temas como pérdida de energía, estabilidad
El documento describe las secciones más comunes en canales de conducción, como la sección trapezoidal y rectangular. Explica las fórmulas para calcular el área, perímetro y eficiencia hidráulica máxima de un canal trapezoidal. También presenta ejemplos de cálculos para diseñar la sección de un canal dada una zona irrigable y caudal, así como para encontrar la pendiente crítica de un colector.
Este documento trata sobre el flujo de agua en canales. Brevemente describe los diferentes tipos de canales naturales y artificiales, y luego presenta una historia del estudio de los canales desde la antigüedad hasta el siglo XVIII. Finalmente, introduce conceptos clave sobre la energía específica, pendiente, cantidad de movimiento y fórmulas como las de Chezy, Manning y Bazin para calcular la velocidad del agua en canales.
El documento describe tres experimentos realizados para calcular caudales usando diferentes tipos de vertederos y aliviaderos. El primer experimento usó vertederos triangulares para medir caudal y obtener coeficientes de descarga. El segundo usó vertederos rectangulares con los mismos objetivos. El tercer experimento usó aliviaderos para calcular pérdidas y obtener coeficientes de descarga usando dos métodos. Todos los experimentos buscaron comparar caudales teóricos y medidos.
El documento trata sobre el diseño de caídas y rápidas en canales. Las caídas son estructuras que permiten salvar desniveles bruscos uniendo dos tramos de un canal, mientras que las rápidas conectan tramos con desniveles considerables en distancias cortas. El diseño hidráulico de estas estructuras involucra cálculos de velocidad de flujo, número de Froude, tirantes críticos y conjugados, así como dimensiones de transiciones, caídas, pozas disipadoras y colchones amort
Este informe presenta los resultados de un experimento de laboratorio sobre resaltos hidráulicos. Se midieron las alturas de escurrimiento y se calcularon los ejes hidráulicos para torrentes y ríos. Se analizaron las alturas conjugadas y la pérdida de carga para diferentes tipos de resaltos. Los resultados experimentales se compararon con las teorías y fórmulas sobre resaltos hidráulicos.
El documento describe los principios básicos del diseño y planificación de canales para riego. Explica que los canales transportan agua utilizando la gravedad y cubre conceptos como las secciones transversales típicas, elementos geométricos, clasificación de canales, diseño de perfiles longitudinales, obras de arte y consideraciones para caminos. También cubre temas relacionados al diseño de sistemas de drenaje agrícola.
Este informe trata sobre el tránsito de avenidas a través de embalses. En el Capítulo I se discuten conceptos como el movimiento de ondas en canales, ondas dinámicas y cinemáticas, ondas en canales naturales y la ecuación de almacenamiento. El Capítulo II cubre conceptos de tránsito, tránsito en embalses y cauces naturales. El documento provee una introducción completa a los principios y métodos de tránsito de avenidas.
Este documento describe un canal trapezoidal con un ancho de solera de 0.30m y pendientes laterales de 1:1 que transporta un caudal de 0.8 m3/s con una velocidad de 2 m/s. Se pide determinar si el flujo es subcrítico o supercrítico.
Cuestionario de sifon y ejercicios resueltosFLORHR1
Un sifón invertido es una estructura que permite transportar agua debajo de una depresión topográfica. Consta de tuberías de presión con rejillas en la entrada y salida, y una válvula de purga en la parte más baja. Para funcionar correctamente, la diferencia de cota entre la entrada y salida debe ser mayor o igual a las pérdidas de carga en el sifón. Su diseño requiere calcular las velocidades, dimensionar las tuberías y asegurar condiciones de presión positiva en la entrada y salida.
Ponencia dictada en la UNMSM, en la escuela de ingenieria Mecanica de Fluidos, durante el desarrollo del curso de especializacion de Obras hidraulicas I
Este documento resume los conceptos de flujo permanente rápidamente variado y describe tres tipos de vertederos: triangular, rectangular y cipolletti. Define el flujo permanente rápidamente variado como aquel donde la curvatura del perfil es grande y el tramo es corto, por lo que la pérdida de carga por fricción es pequeña. Explica cómo cada tipo de vertedero se calcula usando fórmulas que incluyen parámetros como la altura, ancho y longitud, y cómo se corrigen los cálculos para considerar contracciones.
Este documento describe los conceptos básicos del flujo en canales abiertos. Explica que un canal abierto es un sistema de flujo con una superficie libre expuesta a la atmósfera. Describe tres tipos de flujo: estable uniforme, estable variado e inestable variado. También introduce conceptos como el radio hidráulico, los números de Reynolds y Froude, y la ecuación de Manning para calcular la velocidad en un canal.
Se analiza el fenómeno de resalto hidráulico y se plantea el procedimiento a seguir para determinar los llamados “tirantes conjugados”.
Se presenta las relaciones correspondientes al caso de resalto producido en un canal de sección rectangular y, finalmente, se revisa las relaciones que permiten determinar la longitud requerida para que el resalto se desarrolle completamente.
Este documento trata sobre la energía específica y la fuerza específica en canales. En la primera parte, se estudia la relación entre el tirante y la energía específica en un canal rectangular, determinando la energía mínima y los tirantes críticos. En la segunda parte, se analiza el fenómeno del salto hidráulico mediante la conservación de la fuerza específica, para determinar el tirante luego del salto. Finalmente, se presentan conclusiones y recomendaciones basadas en los cálculos teóricos y los datos ob
Este documento presenta las guías para los laboratorios de ingeniería hidráulica de la Universidad Ricardo Palma. Incluye el cronograma de prácticas de laboratorio para el semestre, con temas como flujo uniforme en conductos abiertos, energía específica y fuerza específica. También presenta los procedimientos detallados y cálculos para dos talleres sobre coeficientes de resistencia y energía/fuerza específica, con el objetivo de determinar estas propiedades experimentalmente.
Este documento describe los vertederos como instrumentos para medir caudales de fluidos. Explica que los vertederos miden el caudal aplicando la ecuación de continuidad y energía para calcular la velocidad promedio. Describe los diferentes tipos de vertederos como de cresta ancha, corta, pared delgada y a régimen crítico. También presenta la ecuación para medir el caudal en un vertedero rectangular de pared delgada.
Este documento presenta información sobre las pérdidas de carga locales en una tubería. Explica que las pérdidas de energía que sufre un fluido al pasar a través de una tubería se deben a variaciones de energía potencial, cinética y rozamiento. Describe los tipos de pérdidas como primarias (por fricción) y secundarias (por accesorios como codos, válvulas, etc.) y ofrece ecuaciones para calcular cada tipo de pérdida. También analiza las pérdidas causadas por
Este documento presenta las ecuaciones fundamentales para el cálculo de flujo uniforme en canales abiertos, incluyendo las ecuaciones de Chezy, Manning y Darcy-Weisbach. Explica los conceptos de flujo laminar y turbulento, y cómo calcular el coeficiente de Manning para diferentes tipos de canales. También cubre temas como canales de sección compuesta, conductos parcialmente llenos y canales con múltiples rugosidades.
Este documento trata sobre diferentes métodos para calcular las máximas avenidas en ríos, incluyendo métodos históricos, estadísticos e hidrológicos. Explica conceptos como vida útil de obras, período de retorno y riesgo hidrológico. También describe métodos específicos como el racional, el hidrograma unitario y los hidrogramas sintéticos, indicando cómo se aplican a cuencas de diferentes tamaños.
1) El documento describe las ecuaciones que gobiernan el flujo subterráneo de agua en acuíferos. 2) Estas ecuaciones se desarrollan combinando la ley de Darcy con el principio de conservación de masa para un volumen de control tridimensional. 3) El documento explica conceptos como esfuerzo efectivo, consolidación, almacenamiento y deriva la ecuación general de balance de masas para el flujo de agua subterránea.
(1) El documento presenta problemas resueltos relacionados con elementos geométricos de la sección transversal y distribuciones de velocidad y presiones en canales abiertos. (2) Incluye problemas para calcular la presión en el fondo para flujos paralelos y no paralelos, así como expresiones para calcular áreas, perímetros y otros parámetros geométricos de secciones transversales circulares y triangulares con fondo redondeado. (3) También presenta la solución a un problema que involucra el cálculo de la vel
Este documento describe el fenómeno del resalto hidráulico en canales. Define el resalto como un aumento súbito del nivel de agua y pérdida de energía en un tramo corto, que ocurre cuando el flujo pasa de régimen rápido a lento. Explica que el resalto se forma comúnmente cuando hay obstáculos o cambios bruscos de pendiente, y analiza factores como la longitud y forma del resalto dependiendo del número de Froude. También cubre temas como pérdida de energía, estabilidad
El documento describe las secciones más comunes en canales de conducción, como la sección trapezoidal y rectangular. Explica las fórmulas para calcular el área, perímetro y eficiencia hidráulica máxima de un canal trapezoidal. También presenta ejemplos de cálculos para diseñar la sección de un canal dada una zona irrigable y caudal, así como para encontrar la pendiente crítica de un colector.
Este documento trata sobre el flujo de agua en canales. Brevemente describe los diferentes tipos de canales naturales y artificiales, y luego presenta una historia del estudio de los canales desde la antigüedad hasta el siglo XVIII. Finalmente, introduce conceptos clave sobre la energía específica, pendiente, cantidad de movimiento y fórmulas como las de Chezy, Manning y Bazin para calcular la velocidad del agua en canales.
El documento describe tres experimentos realizados para calcular caudales usando diferentes tipos de vertederos y aliviaderos. El primer experimento usó vertederos triangulares para medir caudal y obtener coeficientes de descarga. El segundo usó vertederos rectangulares con los mismos objetivos. El tercer experimento usó aliviaderos para calcular pérdidas y obtener coeficientes de descarga usando dos métodos. Todos los experimentos buscaron comparar caudales teóricos y medidos.
El documento trata sobre el diseño de caídas y rápidas en canales. Las caídas son estructuras que permiten salvar desniveles bruscos uniendo dos tramos de un canal, mientras que las rápidas conectan tramos con desniveles considerables en distancias cortas. El diseño hidráulico de estas estructuras involucra cálculos de velocidad de flujo, número de Froude, tirantes críticos y conjugados, así como dimensiones de transiciones, caídas, pozas disipadoras y colchones amort
Este informe presenta los resultados de un experimento de laboratorio sobre resaltos hidráulicos. Se midieron las alturas de escurrimiento y se calcularon los ejes hidráulicos para torrentes y ríos. Se analizaron las alturas conjugadas y la pérdida de carga para diferentes tipos de resaltos. Los resultados experimentales se compararon con las teorías y fórmulas sobre resaltos hidráulicos.
El documento describe los principios básicos del diseño y planificación de canales para riego. Explica que los canales transportan agua utilizando la gravedad y cubre conceptos como las secciones transversales típicas, elementos geométricos, clasificación de canales, diseño de perfiles longitudinales, obras de arte y consideraciones para caminos. También cubre temas relacionados al diseño de sistemas de drenaje agrícola.
Este informe trata sobre el tránsito de avenidas a través de embalses. En el Capítulo I se discuten conceptos como el movimiento de ondas en canales, ondas dinámicas y cinemáticas, ondas en canales naturales y la ecuación de almacenamiento. El Capítulo II cubre conceptos de tránsito, tránsito en embalses y cauces naturales. El documento provee una introducción completa a los principios y métodos de tránsito de avenidas.
Este documento describe un canal trapezoidal con un ancho de solera de 0.30m y pendientes laterales de 1:1 que transporta un caudal de 0.8 m3/s con una velocidad de 2 m/s. Se pide determinar si el flujo es subcrítico o supercrítico.
Cuestionario de sifon y ejercicios resueltosFLORHR1
Un sifón invertido es una estructura que permite transportar agua debajo de una depresión topográfica. Consta de tuberías de presión con rejillas en la entrada y salida, y una válvula de purga en la parte más baja. Para funcionar correctamente, la diferencia de cota entre la entrada y salida debe ser mayor o igual a las pérdidas de carga en el sifón. Su diseño requiere calcular las velocidades, dimensionar las tuberías y asegurar condiciones de presión positiva en la entrada y salida.
Ponencia dictada en la UNMSM, en la escuela de ingenieria Mecanica de Fluidos, durante el desarrollo del curso de especializacion de Obras hidraulicas I
Este documento resume los conceptos de flujo permanente rápidamente variado y describe tres tipos de vertederos: triangular, rectangular y cipolletti. Define el flujo permanente rápidamente variado como aquel donde la curvatura del perfil es grande y el tramo es corto, por lo que la pérdida de carga por fricción es pequeña. Explica cómo cada tipo de vertedero se calcula usando fórmulas que incluyen parámetros como la altura, ancho y longitud, y cómo se corrigen los cálculos para considerar contracciones.
Este documento describe los conceptos básicos del flujo en canales abiertos. Explica que un canal abierto es un sistema de flujo con una superficie libre expuesta a la atmósfera. Describe tres tipos de flujo: estable uniforme, estable variado e inestable variado. También introduce conceptos como el radio hidráulico, los números de Reynolds y Froude, y la ecuación de Manning para calcular la velocidad en un canal.
Se analiza el fenómeno de resalto hidráulico y se plantea el procedimiento a seguir para determinar los llamados “tirantes conjugados”.
Se presenta las relaciones correspondientes al caso de resalto producido en un canal de sección rectangular y, finalmente, se revisa las relaciones que permiten determinar la longitud requerida para que el resalto se desarrolle completamente.
Este documento trata sobre la energía específica y la fuerza específica en canales. En la primera parte, se estudia la relación entre el tirante y la energía específica en un canal rectangular, determinando la energía mínima y los tirantes críticos. En la segunda parte, se analiza el fenómeno del salto hidráulico mediante la conservación de la fuerza específica, para determinar el tirante luego del salto. Finalmente, se presentan conclusiones y recomendaciones basadas en los cálculos teóricos y los datos ob
Este documento presenta las guías para los laboratorios de ingeniería hidráulica de la Universidad Ricardo Palma. Incluye el cronograma de prácticas de laboratorio para el semestre, con temas como flujo uniforme en conductos abiertos, energía específica y fuerza específica. También presenta los procedimientos detallados y cálculos para dos talleres sobre coeficientes de resistencia y energía/fuerza específica, con el objetivo de determinar estas propiedades experimentalmente.
Este documento trata sobre la energía específica en canales de flujo abierto. Explica que la energía específica se refiere a la suma de la altura del flujo más la energía cinética, expresada en función del caudal y el tirante. También analiza las condiciones de flujo crítico, donde la energía específica alcanza un valor mínimo. Por último, cubre temas como las transiciones entre secciones de canal de diferentes dimensiones y el diseño de estas transiciones para minimizar las pérdidas de energía.
Luis Linares
La energía específica se define como la cantidad de energía por unidad de peso es decir por kilogramo de agua que fluye a través dela sección de canal, medida con respecto al fondo del canal.
퐄=퐲+풗^ퟐ/ퟐ품
E: energía específica.
y: profundidad de la lámina del líquido
v: velocidad media del flujo.
g: aceleración de la gravedad.
La ecuación puede también expresarse en función del gasto Q y el área A de la sección transversal, que es función del tirante d(V=푄/A ),y sustituyendo el valor de la velocidad en la ecuación de la energía específica, se tiene:
퐄=풚+푸^ퟐ/(ퟐ품푨^ퟐ )
A: área de la sección hidráulica
Para canales rectangulares solamente, utilizando el caudal por unidad de ancho, q=푸/풃 la ecuación se transforma así
퐄=풚+풒^ퟐ/(ퟐ품풚^ퟐ )
q: caudal por unidad de ancho.
b: ancho de la solera del canal.
Este documento presenta un laboratorio de hidráulica de canales. Incluye 13 prácticas sobre diferentes temas relacionados con canales abiertos, como las propiedades físico-hidráulicas, clasificación de flujos, estado y régimen del flujo, descarga a través de estructuras, distribución de velocidades, ecuaciones de energía y cantidad de movimiento, flujo uniforme y permanente, método de sección pendiente, flujo rápida y gradualmente variado. Cada práctica contiene objetivos, introducción,
El conocimiento empírico del funcionamiento de los canales se remonta a varios milenios. En la antigua Mesopotamia se usaban canales de riego, en la Roma Imperial se abastecían de agua a través de canales construidos sobre inmensos acueductos, y los habitantes del antiguo Perú construyeron en algunos lugares de los Andes canales que aun funcionan.
Este documento presenta un resumen de 13 prácticas sobre hidráulica de canales. La introducción describe brevemente el conocimiento histórico de los canales. Las prácticas cubren temas como las propiedades físico-hidráulicas de los canales, la clasificación de flujos, el estado y régimen del flujo, y métodos de descarga a través de estructuras en canales abiertos. El documento proporciona equipos, procedimientos y conceptos teóricos para cada práctica.
Este documento presenta un resumen de 13 prácticas sobre hidráulica de canales. La introducción describe brevemente el conocimiento histórico de los canales. Las prácticas cubren temas como las propiedades físico-hidráulicas de los canales, la clasificación de flujos, el estado y régimen del flujo, y métodos de descarga a través de estructuras en canales abiertos. El documento proporciona equipos, procedimientos y figuras para cada práctica.
Este documento describe conceptos relacionados con la energía específica y la cantidad de movimiento dentro de un canal. Explica que la energía específica se define como la energía por peso de agua en cualquier sección de un canal y puede expresarse en términos de la profundidad, pendiente y velocidad. También describe cómo calcular la cantidad de movimiento específica y su relación con la fuerza sobre obstáculos en un canal. Incluye ejemplos de cálculos de niveles de flujo y fuerzas sobre compuertas.
Este documento describe el diseño de marcos partidores. Explica que los marcos partidores son estructuras hidráulicas que dividen un caudal variable en un canal en proporciones fijas. Revisa conceptos hidráulicos como el flujo en contorno abierto, la ecuación de Bernoulli y la función momento. También describe componentes clave de los marcos partidores, tipos comunes como los de barrera y angostamiento, y consideraciones de diseño como ensanches bruscos y vertederos.
El documento habla sobre conceptos hidráulicos como energía específica, régimen crítico, número de Froude, ecuaciones de Manning, Chézy y Bernoulli. Explica cómo calcular la energía específica de una sección de canal y cómo determinar si un flujo es subcrítico, crítico o supercrítico usando el tirante, la velocidad, la pendiente o el número de Froude. También presenta ejemplos numéricos de cálculos hidráulicos.
Este documento describe las diferencias entre conducciones cerradas y abiertas de fluidos, así como conceptos clave de hidráulica como la ecuación de energía, continuidad, cantidad de movimiento y pérdidas de carga. Explica métodos para calcular pérdidas de carga por fricción usando la ecuación de Darcy-Weisbach y longitudes equivalentes, y proporciona ejemplos ilustrativos.
Este documento presenta un estudio experimental para determinar la curva de energía específica a un caudal constante en un canal rectangular. Describe los equipos y materiales utilizados, los procedimientos para medir el caudal y las profundidades, y las ecuaciones para calcular la energía específica. El objetivo es obtener la curva de energía específica experimental y compararla con la teórica para analizar los resultados.
El documento presenta los resultados de un experimento de mecánica de fluidos. Muestra gráficas de energía específica, fuerza específica y profundidad de flujo para diferentes caudales. También analiza los regímenes de flujo (subcrítico, crítico y supercrítico), y concluye que hubo errores en la inclinación del canal que impidieron resultados concordantes con la teoría.
Este documento describe los conceptos básicos del flujo de fluidos a presión en tuberías, incluyendo las ecuaciones de continuidad, cantidad de movimiento y energía. También explica conceptos como líneas de energía, número de Reynolds, transformación de energía hidráulica y problemas hidráulicos comunes.
Este documento proporciona una introducción al flujo de fluidos en tuberías. Explica conceptos clave como flujo laminar vs turbulento, fuerza cortante, cálculo de tuberías en serie y paralelo, ecuaciones de continuidad, energía y Bernoulli. También cubre temas como pérdida de energía, líneas piezométricas y de energía, flujo permanente y uniforme/no uniforme, y ecuaciones comunes para modelar flujo en tuberías como las ecuaciones de Poiseuille y Darcy-Weis
Este documento describe los conceptos fundamentales de la energía específica y los tipos de flujo en canales. Define la energía específica como la energía por peso de agua en cualquier sección de un canal. Explica los tipos de flujo como permanente, transitorio, uniforme y variado, así como flujo crítico, subcrítico y supercrítico. También presenta fórmulas como las de Chézy, Bazin y Manning para calcular la velocidad en canales.
Este documento describe los conceptos fundamentales de la energía específica y los tipos de flujo en canales. Define la energía específica como la energía por peso de agua en cualquier sección de un canal. Explica los tipos de flujo como permanente, transitorio, uniforme y variado, así como flujo crítico, subcrítico y supercrítico. También presenta fórmulas como las de Chézy, Bazin y Manning para calcular la velocidad en canales.
Este documento presenta una prueba de entrada de hidrología general que consta de 7 preguntas de opción múltiple y respuestas cortas sobre conceptos hidrológicos. La prueba fue realizada por el estudiante Russell Nazario Ticse el 22 de junio de 2020 para ingresar a la facultad de ingeniería civil de la Universidad Nacional de Ingeniería.
ESPERAMOS QUE ESTA INFOGRAFÍA SEA UNA HERRAMIENTA ÚTIL Y EDUCATIVA QUE INSPIRE A MÁS PERSONAS A ADENTRARSE EN EL APASIONANTE CAMPO DE LA INGENIERÍA CIVIŁ. ¡ACOMPAÑANOS EN ESTE VIAJE DE APRENDIZAJE Y DESCUBRIMIENTO
Presentación Aislante térmico.pdf Transferencia de calorGerardoBracho3
Las aletas de transferencia de calor, también conocidas como superficies extendidas, son prolongaciones metálicas que se adhieren a una superficie sólida para aumentar su área superficial y, en consecuencia, mejorar la tasa de transferencia de calor entre la superficie y el fluido circundante.
TIA portal Bloques PLC Siemens______.pdfArmandoSarco
Bloques con Tia Portal, El sistema de automatización proporciona distintos tipos de bloques donde se guardarán tanto el programa como los datos
correspondientes. Dependiendo de la exigencia del proceso el programa estará estructurado en diferentes bloques.
1. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 1
LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y
MOMENTA EN CANALES
Universidad Nacional de Ingeniería
Facultad de Ingeniería Civil
Departamento Académico de Hidrología e Hidráulica
Código
JORGE RANGEL Moisés 20101174I
COMETIVOS CLAUDIO, Wins Mel 20100098G
CRISTOBAL CHAPARRO, Maikol 20100171F
Profesor: Ing CORDOVA JULCA Guillermo
Curso-Sección: HH224-I
2. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 2
ÍNDICE
RESUMEN……………………………………………………………………………………………………………2
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………………………………3
1. OBJETIVOS…………………………………………………………………………………………………………4
2.- DEFINICIONESTEÓRICAS…………………………………………………………………………………..4
3.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ……………………………………………………………………10
4.- CUESTIONARIO…………………………………………………………………………………………………21
5.- CONCLUSIONESY RECOMENDACIONES……………………………………………………………..26
3. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 3
INTRODUCCION
Innumerables veces nos hemos encontrado en nuestra vida con canales, con diferentes
aplicaciones para la vida cotidiana; Llamamos canal abierto a 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. Generalmente estos flujos son agua con un régimen turbulento.
Son muchos los casos dela aplicaciónde la energía,entre ellas unaen particular referida
al fondo de la canalización, la cual toma el nombre de energía específica en canales.
Analíticamente es posible predecir el comportamiento del agua en el canal rectangular,
sin embargo la observación del fenómeno es ahora de mayor importancia y toda
conclusión estará ligada al experimento.
4. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 4
RESUMEN
En éste segundo laboratorio empezaremos por comprender lo que ocurre cuando
variamos las pendientes del canal, lo cual implica una variación de la energía especifica
esto para una descargaconstante, esta variación serárepresentada gráficamente donde
se puede observar claramente de la existencia de 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 eficiencia del 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 en un 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 el tirante luego del salto
hidráulico, 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 datos
tomados de laboratorio.
Además se dan algunas recomendaciones para la toma de datos de laboratorio y los
cálculos respectivos
5. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 5
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)
6. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 6
CAPITULO I
MARCO TEORICO
7. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 7
ENERGÍA ESPECÍFICA Y MOMENTA EN CANALES
Para un caudal constante, en cada sección de una canalización rectangular, obtenemos un
tirante y un valor de energíaespecífica,moviéndose el aguade mayor a menorenergíacon un
gradiente, en este caso, coincidente con la pendiente de energía.
Los elementos geométricos son propiedades de una sección del canal que puede ser definida
enteramenteporlageometríade lasecciónylaprofundidaddelflujo.Estoselementossonmuy
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) esel ancho de la sección del canal en la superficie libre.
Área mojada: el área mojada (A) es el área de la sección transversal del flujo normal 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“
Profundidadhidráulica:laprofundidadhidráulica(D) eslarelacióndeláreamojadaconelancho
superior, se expresa como:“D = A / T ”.
CLASIFICACIÓN DE FLUJOS
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.
8. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 8
Flujoimpermanente:Flujoenel cual lascaracterísticas hidráulicascambianenel tiempo.
Fig.2.flujo impermanente.
b) Segúnel espacio
Es la variacióndel tirante enfunciónde ladistancia
Flujouniforme:Esaquel que tomandocomocriterioel espacio,lascaracterísticashidráulicas
no cambian entre dos secciones separadas una distancia determinada.
Fig.3.flujo uniforme.
Flujovariable:Es aquel enel cual lascaracterísticashidráulicascambianentredossecciones:
Flujo gradualmente variado (GVF): Flujo en el cual las características hidráulicas
cambian rápidamente, en un espacio relativamente corto
Fig.4. flujo gradualmente variado
9. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 9
Flujo rápidamente variado (RVF): Flujo en el cual las características hidráulicas
cambian de manera gradual con la longitud
Fig.5. flujo gradualmente variado
ENERGÍA ESPECÍFICA
La energía de la corriente en una sección determinada de un canal es la suma del tirante, la
energía de velocidady la elevacióndel fondoconrespectoa un planohorizontal de referencia
arbitrariamente escogida y se expresa por la ecuación:
Dónde:
y : tirante
∝ : Coeficiente de Coriolis
𝑉 : Velocidadmediade lacorriente
𝑧 : Elevacióndel fondo
𝑔 : Aceleraciónde lagravedad
Si tomamos como plano de referencia el fondodel canal la energía así calculada de denomina
energía especifica (según Rocha) y se simboliza con la letra “E”.
La energíaespecíficaeslasumadel tirante ylaenergíade velocidad.Comoestáreferidaal
fondova a cambiar cada vezque este asciendaodescienda.
Fig.6.flujo uniforme y permanente.
10. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 10
La ecuación (1) también puede expresarse en función del gasto Q y el Área de la sección
transversal, que es una función del tirante “y”.
Teniendo un Q constante y asumiendo ∝= 1, se obtiene las asíntotas de la ecuación (2) que
evidentemente son:
𝐸 − 𝑦 = 0 Λ 𝑦 = 0
Calculandolaenergíaespecíficamínima, derivando(2):
Comosabemospara el tirante “T”:
De lasecuaciones3,4 y 5 se obtiene laecuación6.
Se observaademásque para un flujosubcríticose cumple:
Tambiénpara unflujosupercríticose cumple:
Número de Froude (F)
El número de Froude es un indicador del tipo de flujo y describe la importancia relativa de la
fuerza gravitacional e inercial (según Potter), su definición general es:
11. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 11
Donde D es el tirante hidráulicomedio (D=A/T)
De (7) y (4) se tiene:
Entonces cuando F=1, el flujo es flujo es crítico, F<1 el flujo es subcrítico, F>1 el flujo es
supercrítico.
MOMENTA O FUERZA ESPECÍFICA
Salto Hidráulico:Es un fenómenoproducidoenel flujode agua a travésde un canal cuandoel
agua discurriendo en régimen supercrítico pasa al régimen subcrítico. Tiene numerosas
aplicaciones, entre las cuales se citan:
La disipación de energía en aliviaderos.
Como dispositivo mezclador, en las plantas de tratamiento de agua.
Comoel cambiarde régimense tieneantesdelresaltountirantepequeñoydespuésdelresalto
un tirante mayor, se establece una relación de fuerzas debido a la presión y al flujo, esto se
denomina fuerza especifica en la sección, al inicio y al final del resalto hidráulico.
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
limitadopordosseccionestransversales1y2. La superficie libre yel fondodelcanal tal
como se ve en la figura:
Fig. 7. Grafico para la de deducción de la fuerza especifica
Aplicandoel equilibrioal volumende control yteniendolassiguientescondiciones: θ=0,Ff=0
(perdidasde carga=0); tenemos:
12. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 12
FinalmenteGraficando:
Fig.8.Relación entre la momenta y el tirante.
Dónde se observa:
Y1, y2: sonlos tirantesconjugados.
Y1>yc: se observaunflujosubcrítico(Río).
Y2<yc: se observaunflujosupercrítico(Torrente).
13. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 13
CAPITULO II
EQUIPO Y PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
14. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 14
EL CANAL
La seccióndel canal esde 10 dm2
(ancho=0.25m, altura útil=0.40). La pendiente del canal varía
entre + 10% y - 3% (en contra-pendiente).
La longitud útil del canal es de 10.56 m. (8 elementos de 1.32 m.)
El sistema canal visto desde aguas arriba hacia aguas abajo está compuesto de los siguientes
elementos:
Un elementometálicode alimentaciónprovistode unacompuertade iniciode velocidad
(compuertallamadapico de pato) al cual sigue un tranquilizador,paraobtenerel flujo
de filetes paralelos desde el inicio del canal.
Ochoelementosmetálicosconvidrioencadacaralateral,provistosdetomasde presión
en el fondo. Las bridas de empalme de los diversos elementos están diseñados
especialmente para colocar diversos accesorios.
En la brida de aguas abajo del último elementoestá instalado una compuerta del tipo
persiana que permite el control de niveles en el canal.
Tres rielesde cojinetesparael desplazamiento del carrito porta milímetro de puntas.
Este sistema canal está instalado sobre una viga tubular que en parte constituye el
conductode alimentaciónyse apoya haciaaguas arriba sobre un eje - articulaciónque
se apoya en dos plataformas; y aguas abajo en 2 gotas mecánicas comandadas por un
mecanismo electromecánico.
15. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 15
ACCESORIOS CON QUE CUENTA EL CANAL:
1. Un vertederode pareddelgadosincontracción
2. Un vertederode pareddelgadode unacontracción
3. Un vertederode pareddelgadode doscontracciones
4. Un perfil NEYRPICdenominadotambiénbarrage de crestagrueso.
5. Una compuertade fondo
6. Un pilarde puente de formaredondeada
7. Un pilarde puente perfilado
8. Una contracción parcial
PROCEDIMIENTO
ENERGÍA ESPECÍFICA EN CANALES
a) Fijar la pendiente del canal.
b) Verificar la calibración del milímetro.
c) Abrir la llave de compuerta para circular agua en el canal.
d) Medir el caudal de agua que está circulando después de haber transcurrido cierto tiempo
para la estabilización del flujo.
e) Determinarlalecturadel fondode la canalizaciónyotra lecturaenla superficiede agua,con
ayuda del milímetro de punta. Por diferencia de lecturas se obtiene el tirante de agua en la
sección.
16. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 16
f) Repetirel paso anteriorpara distintaspendientes,conel cual se obtendrándistintosvalores
de tirante, por encima de una valor critico denominado tirante crítico, cuando el régimen es
subcrítico;y por debajo,si el régimenessupercrítico.Debe hallarun mínimo de 8 mediciones.
PROCEDIMIENTO
FUERZA ESPECÍFICA EN EL RESALTO HIDRÁULICO
a) Hacer circularagua en el canal.
b) Fijar unapendiente que produzcaflujosupercrítico
c) Si no se produce el resaltoprovocareste utilizandounaccesoriodel canal el cual puede ser
la componente de fondo osinoconla compuertatipopersiana.
d) Medir lostirantesde agua antesy despuésdel resalto(tirantes - conjugados).
e) Repetirestaoperaciónporlomenos8 vecespara el mismocaudal.
17. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 17
CAPITULO III
ANALISIS, CALCULOS, RESULTADOS Y
CUESTIONARIO
18. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 18
EXPERIENCIA 1:
DETERMINACION DE LA ENERGIA ESPECÍFICA
La energía especifica en una sección cualquiera de un canal, se define como la energía por kg.
De agua referida al fondo de la canalización y su representación analítica es:
Dónde:
Ee: energía específica
y: tirantehidráulico
V: velocidad media del canal
g: aceleración de la gravedad
Ademásse sabe que:
Dónde:
Q: caudalconstante
A: área mojada de la sección del canal; considerando el ancho del canal rectangular
constante en toda su longitud.
Del graficose puede observarque:
19. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 19
A=by
Entoncesse puede concluirque:
Luego, reemplazandoloanteriormente halladoenlaecuaciónde energíaespecifica:
Se sabe que el caudal,lagravedadyel anchodel canal sonconstantesentoncesse puedehacer:
Luegose obtiene lasiguienteecuación:
Los datosobtenidosenel laboratorio se muestranenlasiguiente tabla:
Para un caudal único 𝑄 =20.43 𝑙𝑡/𝑠y anchode canal constante e igual a 25 cm
Hx
(cm)
Qx
(lt/s)
24.39 20.43
Tabla 1: Altura obtenido en el laboratorio, donde luego de la
interpolación se obtiene el caudal que pertenece a dicha altura.
S
(%)
ysup.
(cm)
yinf.
(cm)
y=ysup.-yinf.
(cm)
0.2 22.85 9.96 12.89
0.4 21.37 9.96 11.41
0.6 16.62 9.96 6.66
0.8 16.23 9.96 6.27
1.0 15.75 9.96 5.79
1.2 15.56 9.96 5.6
1.4 15.14 9.96 5.18
1.6 14.96 9.96 5
1.8 14.88 9.96 4.92
2.0 14.63 9.96 4.67
2.2 14.6 9.96 4.64
2.4 14.85 9.92 4.93
2.6 14.71 9.92 4.79
20. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 20
Tabla 2: Muestra losdatos obtenidosenlaboratorio así como
los valores de los tirantes para cada pendiente
Entoncescon losdatosproporcionadosel valorde C será:
Q= 20430 cm3
/s
b = 25 cm
g = 981 cm/s2
C = Q2
/2gb2
= 340.375 cm3
Entoncesla ecuaciónde energíaespecíficaresulta:
𝐸 = 𝑦 +
340.375
𝑦2
Hallandoel tirante yvelocidadcríticosse tiene:
Se sabe por teoría que el estadocrítico se da cuandoel número de Froude:
𝐹 =
𝑉
√ 𝑔𝑦
Toma el valorde 1
Entoncesse plantea:
𝑉𝐶
√ 𝑔𝑦𝑐
= 1
Pero:
𝑉𝑐 =
𝑄
𝑏𝑦𝑐
Por sustituciónse obtiene:
𝑄
𝑏𝑦√ 𝑔𝑦𝑐
= 1
Despejando:
𝑦𝑐 = √
𝑄2
𝑔𝑏2
De nuestrosdatosde laboratoriose obtiene untirante críticode:
21. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 21
𝑦𝑐 = 3√
204302
981𝑥252 = 8.79
Y una velocidadcríticade:
𝑉𝑐 =
20430
25𝑥8.79
= 92.96
𝑐𝑚
𝑠
= 0.9296 𝑚/𝑠
Se sabe por teoría que:
Estado subcrítico: 𝑦>𝑦𝑐 régimentranquilo
Estado crítico: 𝑦=𝑦𝑐
Estado supercrítico: 𝑦<𝑦𝑐 régimenrápido,torrencial oturbulento
Entonces realizandounclasificaciónalosdatosobtenidosen laboratoriose tiene:
S y=ysup.-yinf.
Clasificación
(%) (cm)
0.2 12.89 Estado subcrítico
0.4
11.41
y > yc
Régimen tranquilo
0.6 6.66
0.8 6.27
1.0 5.79 Estado supercrítico
1.2 5.6 y < yc
1.4 5.18 Régimen turbulento
1.6 5
1.8 4.92
2.0 4.67
2.2 4.64
2.4 4.93
2.6 4.79
Tabla 3: Se muestra los estados del flujo a diferentes pendientes, se logra
observar que el flujo se va haciendo más turbulento a medida que la
pendiente aumenta
22. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 22
Hallandolavelocidadmediapara cada pendientese tiene:
S y=ysup.-yinf.
(cm)
Clasificación
(%) (cm)
0.2 12.89 0.634 Estado subcrítico
0.4
11.41 0.716
V < Vc
Régimen tranquilo
0.6 6.66 1.227
0.8 6.27 1.303
1.0 5.79 1.411 Estado supercrítico
1.2 5.6 1.459 V >Vc
1.4 5.18 1.578 Régimen turbulento
1.6 5 1.634
1.8 4.92 1.661
2.0 4.67 1.750
2.2 4.64 1.761
2.4 4.93 1.658
2.6 4.79 1.706
Tabla 4: Se muestralosestadosdel flujoadiferentespendientes, se logra
observar que el flujo se encuentra en estado subcritico cuando su
velocidadnosupere lavelocidadcritica; si la velocidad del flujo supera la
velocidad critica, el flujo pasa a un estado supercritico de régimen
turbulento.
CUESTIONARIO: EXPERIENCIA 1
a) SE TIENE LA ECUACIÓNDE LA ENERGÍAESPECÍFICA:
Luego para hallar el valor mínimo de la energía lo derivamos respecto de la variable ‘y’ e
igualamos a cero:
𝑑𝐸 𝑐
𝑑𝑦
= 1 −
2𝐶
𝑦3 = 0
Luego,la menorenergíaespecíficase darácuando:
𝑦3 = 2𝐶
23. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 23
Reemplazandoel valorde Cse tiene:
𝑦 =
𝑄2
𝑔𝑏2
Despejando:
𝑦 =
𝑄2
𝑔𝑏2 𝑦2 =
1
𝑔
(
𝑄
𝑏𝑦
)2 =
𝑉2
𝑔
Entoncespara que se obtengala energíaespecíficamínimase debe cumplir:
𝑉2 = 𝑔𝑦
𝑉 = √ 𝑔𝑦
Lo que equivale a que el número de Froude:
𝐹 =
𝑉
√ 𝑔𝑦
=
√ 𝑔𝑦
√ 𝑔𝑦
= 1
Tom el valorde 1
b) GRAFICANDOLA ENERGÍA ESPECIFICAVS TIRANTE:
S y=ysup.-yinf. E= y + 340.375/y2
(cm)
(%) (cm)
0.2 12.89 14.94
0.4 11.41 14.03
Yc 8.79 13.20
0.6 6.66 14.34
0.8 6.27 14.94
1.0 5.79 15.95
1.2 5.6 16.47
1.4 5.18 17.88
1.6 5 18.63
1.8 4.92 19.00
2.0 4.67 20.29
2.2 4.64 20.47
2.4 4.93 18.95
2.6 4.79 19.64
24. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 24
Tabla 5: Muestra los valores de energía específica para sus
respectivos tirantes
Cuyograficose presentaacontinuación:
Figura 1: Grafico que muestra el tirante vs Energía especifica
c y d) Se sabe que la energíaespecíficarelativaes:
Si se hace:
𝑦
𝑦𝑐
= 𝑥
Se obtiene:
𝐸 𝑅 = 𝑥 +
1
2𝑥2
25. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
Departamento de Hidráulica Página 25
De losdatosde laboratoriose tiene:
S x = y/y 𝐄 𝐑 = 𝐱 +
𝟏
𝟐𝐱 𝟐
(%) (cm) (cm)
0.2 1.47 1.70
0.4 1.30 1.59
Yc(energía minima) 1.00 1.50
0.6 0.76 1.63
0.8 0.71 1.70
1.0 0.66 1.81
1.2 0.64 1.87
1.4 0.59 2.03
1.6 0.57 2.11
1.8 0.56 2.16
2.0 0.53 2.30
2.2 0.53 2.32
2.4 0.56 2.15
2.6 0.54 2.23
Tabla 5: Muestra los valores de x e vs la energía
especifica relativa, calculados para diferentes
pendientes
A continuaciónenlasiguientepágina se muestra el grafico de x vs Energía específica relativa:
26. LAB 02: ENERGIA ESPECIFICA Y MOMENTA EN CANALES
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Figura 2: Grafico que muestra la energía especifica relativa a diferentes tirantes, los cuales están señalados en el gráfico.
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FACULTAD DE INGENIERIACIVIL
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE HIDROLOGIA E HIDRAULICA
LABORATORIO N°1|PERDIDA DE CARGASEN TUBERIAS
27
EXPERIENCIA 2:
DETERMINACION DE LA MOMENTA EN CANALES
De laecuaciónde cantidadde movimientoaplicadoaunvolumende control comprendidoporlas
ecuaciones 1y 2, tendríamoslavariaciónde cantidad de movimientoporunidadde peso:
El resalto hidráulico es un fenómeno producido en el flujo de agua a través de un canal cuando el
agua discurriendo en régimen supercrítico pasa al régimen subcrítico.
Dónde:
Q: Caudal
g: Aceleración de la gravedad
A: b.y = Área de la sección
𝑦̅: (y/2),posición del centro degravedad dela sección
Para una mismaEnergía específica
Multiplicandolaecuaciónpor 𝑦̅ 𝑐
2:
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28
Finalmentese establece
Denominandoecuación de resaltohidráulico,donde:
Ademásel númerode Froude,nospermite determinarel tipode saltoque se producirácomose
muestraenla siguiente tabla:
Se realizan los cálculos
Pendiente (%) Antes Después
Yfondo(cm.) Ysuperficie(cm.) Yfondo(cm.) Ysuperficie(cm.) Y1(m) Y2(m)
1.6 10.03 15.1 9.9 26.89 0.0507 0.1699
1.6 10.03 16.16 9.87 28.24 0.0613 0.1837
1.6 10.05 20.44 9.63 30.6 0.1039 0.2097
1.6 10.04 23.29 9.9 33.04 0.1325 0.2314
1.6 10.03 23.69 9.74 34.4 0.1366 0.2466
1.6 10.04 24.73 9.8 37.26 0.1469 0.2746
1.6 10.03 25.44 9.85 37.45 0.1541 0.276
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F1(m) F2(m) F1(Froude) Y2/Y1 ((1+8F1^2)^0,5-
1)/2
Ee1(m) Ee2(m) hf(m)
0.006 0.005 2.864 3.351 3.581 0.259 0.188 0.070
0.005 0.006 2.154 2.997 2.587 0.204 0.200 0.004
0.004 0.007 0.976 2.018 0.968 0.153 0.222 -0.068
0.004 0.008 0.678 1.746 0.581 0.163 0.241 -0.078
0.004 0.009 0.648 1.805 0.543 0.165 0.255 -0.090
0.005 0.010 0.581 1.869 0.461 0.172 0.282 -0.110
0.005 0.010 0.540 1.791 0.413 0.177 0.283 -0.106
CUESTIONARIO: EXPERIENCIA 2
a) Graficar lacurva de energíaespecificavsprofundidadesantesy despuésdel salto.
Comose puede observarel cumulode puntosque se observanrepresentanlasenergías
especificasantes ydespués del salto
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b) Graficar la curva de fuerza especificavsprofundidadesantesy 5despuésdel salto
C). Verificar la ecuación
La demostraciónde dichaecuaciónse realizoanteriormente
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31
D). Verificarlapérdidade energíahalladagráficamente conaquellaobtenidaporlaecuación
Por cualquiera de los 2 métodos obtenemos el mismo resultado
E). GRÁFICA ADIMENSIONALDEFUERZA ESPECÍFICA
Se presentalasiguiente tabla,obtenidade datosya calculadosanteriormente:
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CONCLUSIONES
EXPERIENCIA 1:
1. Se concluye que a medidaque vaaumentando lapendiente de lacorriente lasvelocidades
van creciendo,ademásque el flujovareduciendosutirante.
2. Se puede obtenerunamismaenergíaespecíficacon3 tirantesdistintos.
3. Debemosgarantizarque al iniciodel experimentohayauncaudal considerable, puesa
mediaque vayamosaumentandoal pendienteel tirante se iráreduciendo,ysi nuestro
tirante al inicioerapequeño,nosdificultarahacerlecturasamayorespendientes.
4. La mediciónque realizamosesdemasiadoaproximada,esPoresoque se recomienda
hacerlade la maneramás sería posible,de locontrarioencontraranproblemasal
momentode procesarlosdatos.
5. El númerode Froude esaquel que determinael estadodel flujo.
6. La graficade la energíaespecíficaesunahipérbola
EXPERIENCIA 2:
1. Se puede concluirque cuandoel Froude es1 no existe salto,puesnosencontramosenun
estadocrítico donde laenergíaes mínima.
2. A medidaque vamosdisminuyendoal pendiente,el tiranteantesdel saltovaaumentando
y el tirante despuésdel saltovadisminuyendo.
3. A medidaque se vadisminuyendoal pendientelaperdidade energíavadisminuyendo.
4. Se puede observarque el momentose conservaantesydespuésdel salto.
5. Al medirel tirante despuésdel saltose recomiendatomarvariasmedidasypromediar,
puesse observaque el agua formaondasque dificultanlamedición.
6. La mediciónde lostirantesdebemoshacerlaauna distancia.