Ejemplo de el Laboratorio de Flujo critico

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA

VICERRECTORÍA DE DOCENCIA

ESCUELA DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

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Informe de laboratorio presentado a la

Escuela de Ingeniería Agrícola como requisito del curso de laboratorio de hidráulica para

optar al grado de Licenciado en Ingeniería Agrícola

FLUJO CRITICO

YAJAIRA FONSECA BEITA

CARTAGO, 2015

Contenido

Resumen        

Introducción        

Revisión de literatura        

Materiales        

Procedimiento        

Resultados y análisis de resultados        

Conclusiones y recomendaciones        

Bibliografía        

Anexos        

Resumen

El flujo de canales abiertos puede clasificarse en tres tipos de regímenes: Subcrítico, crítico y supercrítico para efectos de este laboratorio nos enfocaremos en el crítico. Los números empleados para esta clasificación son: el número de Reynolds y de Froude.  Por ende el siguiente informe está basado en la comparación entre valores prácticos y teóricos de los tirantes críticos, comprobando así el cumplimiento de la fórmula para su cálculo con dos ecuaciones planteadas.  

Para esto se emplearon mediciones de tirante aguas arriba del vertedor de pared gruesa colocado en el fondo del canal, para seis diferentes caudales, se tomaron mediciones de volumen de agua, tiempo en que tardó en avanzar ese volumen de agua, al igual que las dimensiones en interés del canal.

Introducción

Los vertederos pueden ser definidos como simples aberturas, sobre las cuales un líquido fluye. El término se aplica también a obstáculos en el paso de la corriente y a las excedencias de los embalses. Entre las estructuras que se emplean primordialmente para el aforo se encuentran los vertederos y los medidores de flujo crítico, razón por la cual su estudio es de gran importancia. En este experimento trataremos de demostrar que el flujo sobre un vertedero de cresta ancha es aproximadamente crítico, siempre que el vertedero sea lo suficientemente ancho. Esto según (UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA, 2015).

De acuerdo con (MOLINA, 1988) redacta que con respecto al régimen de flujo es de tipo crítico cuando, para un gasto dado, el tirante es tal que la carga es un mínimo. También se define como gasto crítico el gasto máximo que se puede presentar con una carga dada. Este régimen crítico puede reconocerse si se coloca la punta de una varilla delgada y afilada en la superficie del agua. En régimen subcritico se observa una ondulación de la superficie en forma de círculos concéntricos o formas parecidas. Cuando el régimen es crítico, la ondulación se verá en forma de semicírculos aguas arriba de la varilla y aguas abajo; el efecto es casi imperceptible.

Revisión de literatura

El régimen crítico en un canal o sección que se está trabajando con flujo crítico se dice que es cuando:

• Posee la energía específica mínima para un caudal dado.
• Posee el caudal máximo para una energía específica dada.
• Posee la fuerza específica mínima para un caudal dado.

De acuerdo con (Villón, 2008) redacta en la literatura que el gasto crítico debido al régimen  es el caudal máximo  para una energía especifica determinada o también es el caudal que se producirá con una energía específica mínima. Por el lado del tirante crítico y velocidad crítica se dice que existe cuando se cumplen las condiciones de régimen crítico.

Así mismo redacta la pendiente critica donde se dice que es el valor particular de la pendiente del fondo del canal, para la cual este conduce un caudal en régimen uniforme y con energía especifica mínima, o sea que en todas sus secciones se tiene el tirante crítico, formándose el flujo uniforme crítico.

También el estado crítico del flujo a través de una sección se caracteriza por varias condiciones importantes que son:

• La altura de velocidad es igual a la mitad de la profundidad hidráulica en un canal de baja pendiente.
• El número de Froude es igual a la unidad.
• La velocidad de flujo en un canal de baja pendiente con distribución uniforme de velocidades es igual a la celeridad de pequeñas ondas gravitaciones en aguas poco profundas causadas por perturbaciones locales.

Los análisis sobre el estado crítico de flujo se han referido principalmente a una sección particular de canal conocida como sección crítica. Si el estado crítico del flujo existe a través de toda la longitud del canal o a lo largo de un tramo de este el flujo en el canal es un flujo crítico. En relación a la pendiente del canal que mantiene un determinado caudal con una profundidad uniforme y critica se conoce como pendiente crítica. Una pendiente del canal menor que la pendiente critica producirá un flujo más lento subcritico por lo que se le conoce como pendiente suave y subcritica.  Una pendiente del canal mayor que la pendiente critica producirá un flujo más rápido supercrítico por lo que se le conoce como pendiente fuerte y supercrítica.

Materiales

Agua.

1 canal hidráulico TecQuipment, modelo H-12, serie 173, con ancho de solera de 7,8 cm.

Contrapesos de 0,5 kg, 1 kg, 2 kg.

Bomba centrífuga marca j.t wade & son ltd tipo cc2 y serie 065732

Medidor de volumen

Medidor de tirante

1 vertedero rectangular de pared gruesa, con altura de 5 cm

1 Válvula de cierre lento

3 Cronómetros

Cuaderno de laboratorio

Equipo de seguridad

Procedimiento

1. Se colocó el canal con una pendiente aproximada al 1 ‰.

2. Se colocó el vertedor a utilizar en el canal.

3. Se encendió la bomba con la descarga cerrada y se abrió la válvula para que ingresara un caudal pequeño predeterminado.

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