Informe energía especifica

Oscar surmay hoyos, Wenceslao anaya,

Ingeniero Federico Rizzo. Grupo: ED. 15-04-2015

Laboratorio de Hidráulica, Universidad de la Costa CUC, Barranquilla

Tabla de contenido

1.        Marco Teórico        

2.        Procedimiento Experimental        

3        Cálculos y resultados        

4.        Discusión y Análisis        

5.        Conclusión        

Bibliografía y Anexos        

1. Marco Teórico

De acuerdo a lo visto en clases de hidráulica y lo realizado en la experiencia de flujo uniforme, nuestro objetivo principal es identificar en el canal el tipo de flujo en este caso si es uniforme o si hay un flujo variado y en que partes del canal se presenta esta condición; para ello es necesario tener claro los conceptos de flujo uniforme y flujo variado.

De acuerdo a lo comprendido en clase un flujo lo podemos clasificar de acuerdo al cambio que tiene en la profundidad con respecto al espacio y al tiempo.

En nuestro caso vamos a trabar con flujo uniforme y flujo variado (considerando en espacio como criterio). Para canales abierto decimos que un flujo es uniforme si la profundidad del flujo es la misma en casa sección del canal. Un flujo uniforme puede ser permanente según cambie o no la profundidad con respecto al tiempo. [1]

El flujo uniforme permanente es el tipo de flujo en donde la profundidad del flujo no cambia durante el intervalo de tiempo bajo consideraciones. En el caso de un flujo uniforme no permanente se requiere que la superficie del agua fluctuara de un tiempo a otro pero permaneciendo paralela al fondo del canal, sin embargo esta condición es prácticamente imposible por tanto el termine flujo uniforme se utiliza para designar el flujo uniforme permanente.[1]

Flujo variado es aquel en donde la profundidad cambia a lo largo del canal. Este tipo de flujo se puede clasificar en gradualmente variado y rápidamente variado. El flujo es rápidamente variado si la profundidad del agua cambia de manera abrupta en distancias comparativamente cortas, de otro modo es gradualmente variado. Un flujo rápidamente variado también se conoce como fenómeno local; algunos ejemplos son el resalto hidráulico y la caída hidráulica. [1].

Profundizando más en lo que es un flujo uniforme, se tiene la siguiente figura.

[pic 1]

En esta figura observamos una pendiente longitudinal la cual acelera el flujo, un esfuerzo cortante de las paredes del canal lo cual hace resistencia al flujo y que todo esto conlleva como resultado la profundidad constante a lo largo del canal (flujo uniforme).

Para describir el comportamiento del flujo uniforme existen diversas ecuaciones por ejemplo la ecuación de Manning (Capacidad que tiene un caudal).

[pic 2]

Donde:

Q = Caudal

n = Coeficiente de Manning (Rugosidad)

A = Área hidráulica

R = Radio Hidráulico

S = Pendiente Longitudinal

Manning probo con diferentes pendientes y rugosidad para medir el caudal que pasa por el canal, si aumenta la pendiente aumenta la velocidad y el caudal.

También podemos expresarla como:

[pic 3]

Donde dicha ecuación, presenta la forma de una línea recta con origen (0,0), por lo tanto, graficando n un plan cartesiano, el termino  sobre el eje vertical (eje y) y el termino  en el eje de las abscisas (eje x), se obtendrá una linea recta donde la pendiente será el coeficiente n de Manning.[pic 4][pic 5]

[pic 6]

Figura 1. Comportamiento del flujo subcritico y supercrítico y cómo se comporta la pendiente

[pic 7]

Figura 2. Caída hidráulica.

[pic 8][pic 9]

Figura 3. Pendiente subcrítica, So < Sc,  yn> yc                                 Figura 4. Pendiente crítica, Sc y = yc= yn Flujo con ondulaciones

[pic 10]

Figura 5. Pendiente supercrítica,  So >Sc yn< yc

Para llevar a cabo el flujo uniforme hay que ter en cuenta las propiedades geométricas del canal como lo son:

Área hidráulica (A)

Perímetro mojado (P)

Radio hidráulico ( )[pic 11]

Ancho superficial (T)

Profundidad hidráulica ( [pic 12]

Estos cálculos los hallamos con el objetivo de obtener nuestro Ycritico cuando se obtiene la energía mínima es decir cuando el número de froude es igual a 1.

1. Procedimiento Experimental

En este laboratorio de  flujo uniforme relazamos los cálculos hidráulicos y las velocidades medias del flujo uniforme que partimos desde unas pendientes que fueron (0,2), (0,5), (0.8), (0.9%), (0.0.7%), (0.6%),(0.5%), (0.3%),  con estas pendientes las colocamos en la parte de abajo del  canal  para poder conocer las distintas velocidades del flujo uniforme.

Cuando el flujo ocurre en un canal abierto, el agua encuentra  resistencia a medida que fluye aguas abajo, esta resistencia por lo general es contrarrestada por las componentes de las fuerzas gravitacional que actúan el cuerpo del agua en la dirección del movimiento esto lo experimentamos en el laboratorio cuando estamos realizando la experiencia  el efecto que presenta un flujo uniforme y se desarrolla si la resistencia cuando otros factores físicos del canal se mantiene, esto de pende la unidad de flujo.[2]

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