UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILLABORATORIO ENERGIA ESPECFICA Y MOMENTA EN CANALES

MECNICA DE FLUIDOS II

LABORATORIO N2PROFESOR

:Ing. Chumpitaz

NOMBRE

: AGUILAR QUISPE ALEXANDER FELIPE

CODIGO : 2010220104

2012-VERANO

INTRODUCCIONCuando hablamos de flujos en canales abiertos, se refiere al movimiento con superficie libre de un lquido en un conducto.

Existen muchos ejemplos prcticos, en el caso de los artificiales se encuentran los acueductos, aliviaderos, canales, vertederos, zanjas de drenaje, alcantarillas, etc. y en los naturales los arroyos, ros, estuarios, inundaciones, etc.Un caso particular de la aplicacin de la Ecuacin de la Energa, se da cuando dicha energa est referida al fondo de la canalizacin, toma el nombre de ENERGA ESPECFICA en canales para un caudal constante, en cada seccin de una canalizacin rectangular, obtenemos un tirante y un valor de energa especfica, movindose el agua de mayor a menor energa con un gradiente en este caso coincidente con la pendiente de energa.

Analticamente es posible predecir el comportamiento del agua en el canal rectangular y el tirante, sin embargo la observacin del fenmeno es ahora de mayor importancia y toda conclusin debe estar ntimamente ligada al experimento.

Trataremos siempre al flujo en canales como un Flujo Turbulento.

OBJETIVO

Estudiar el fenmeno de rgimen de flujo en un canal rectangular, pasando de rgimen supercrtico al rgimen subcrtico (salto hidrulico) . Determinar la relacin existente entre la energa especfica en un canal rectangular y el tirante; asimismo comprobar mediante clculos tericos valores de energa mnima y tirantes crticos.FUNDAMENTO TEORICO

Los elementos geomtricos son propiedades de una seccin del canal que puede ser definida enteramente por la geometra de la seccin y la profundidad del flujo. Estos elementos son muy importantes para los clculos del escurrimiento.

Profundidad del flujo, calado o tirante: la profundidad del flujo (y) es la distancia vertical del punto ms bajo de la seccin del canal a la superficie libre.

Ancho superior: el ancho superior (T) es el ancho de la seccin del canal en la superficie libre.

rea mojada: el rea mojada (A) es el rea de la seccin transversal del flujo normal a la direccin del flujo.

Permetro mojado: el permetro mojado (P) es la longitud de la lnea de la interseccin de la superficie mojada del canal con la seccin transversal normal a la direccin del flujo.

Radio hidrulico: el radio hidrulico (R) es la relacin entre el rea mojada y el permetro mojado, se expresa como: R = A / P

Profundidad hidrulica: la profundidad hidrulica (D) es la relacin del rea mojada con el ancho superior, se expresa como: D = A / T.

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ENERGA DE FLUJOEn hidrulica se sabe que la energa total del agua en metros-kilogramos porkilogramos de cualquier lnea de corriente que pasa a travs de una seccin de canal puede expresarse como la altura total en pies de agua, que es igual a la suma de la elevacin por encima del nivel de referencia, la altura de presin y la altura de velocidad. Como lo demuestra la Fig. 2 en un canal abierto con un una pendiente

Entonces la energa ser: (considerando generalmente 0 y = 1 para canales prismticos):E=Z+d+v2 2*gDe acuerdo a la conservacin de energa la altura total de la seccin 1 debe ser igual que la altura total de la seccin 2, esta relacin es mas conocida como la Ecuacin de Energa de Bernoulli.Z1+d1+v12 2*g= Z2+d2+v22 2*gLa energa especifica es la energa que tomara como nivel de referencia al fondo del canal, entonces en nuestra formula de energa Z = 0.Es=y+v2 2*gSiendo:Es: Energa especificay : Tirante del canalv : Velocidad

Graficando la energa especfica con el tirante se obtiene la siguiente grafica

Observando en la Figura 3, la curva muestra que, para una energa especfica determinada, existen dos posibles profundidades, la profundidad baja y1 y la profundidad alta y2. La profundidad baja es al profundidad alterna de la profundidad alta, y viceversa. Adems de existir un punto donde las profundidades alternas sern solo una profundidad, llamada profundidad critica (ms adelante se explicara ms este punto). Tambin se podr diferencia en 2rangos de flujos: si la profundidad el flujo es mayor a la profundidad critica, el flujo es subcrtico (tirante alto y velocidad baja) mientras si la profundidad del flujo es menor que la profundidad critica, el flujo ser supercrtico (tirante bajo y velocidad alta).

La profundidad crtica es definida como la condicin para la cual el nmero de Froudees igual a la unidad o tambin se puede interpretar como el tirante cuando la energa especifica sea mnima. Que cumpla con la siguiente relacinYc= g*A3Q2Yc: Profundidad critica

A: rea de la seccin del canal

Q: CaudalCAIDA HIDRAULICA:Es un cambio rpido en la profundidad de un flujo de nivel alto a un nivel bajo, resultar en una depresin abrupta de la superficie del agua. Por lo general este fenmeno es consecuencia de un cambio brusco de pendiente o de la seccin transversal del canal. En la regin de transicin de la cada, suele aparecer una curva invertida que conecta las superficies del agua antes y despus de dicha cada. El punto de inflexin de la curva, indica la Posicin aproximada de la profundidad crtica para la cual la energa es mnima y el flujo pasa de ser subcrtico a supercrtico

Observamos en la fig.4, la profundidad en el borde no puede ser menor que la profundidad crtica debido a que una disminucin adicional en la profundidad requerira un incremento en la energa especfica, lo cual es imposible a menos que se suministre energa externa compensatoria. Segn Rouse, para pendientes pequeas la profundidad critica se localiza a 3Yc o 4Yc aguas arriba del borde del canaMOMENTA O FUERZA ESPECFICA

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.

Aplicando el equilibrio al volumen de control y teniendo las siguientes condiciones =0, Ff=0 (perdidas de carga =0) P1 P2 = Q(V2 V1) (9) A1yg1 A2yg2 = Q2 gA2 Q2 gA1 (A1yg1 + Q2 gA1 = A2yg2 + Q2 gA2

Donde: Y1, y2: son los tirantes conjugados. Y1>yc: se observa un flujo subcrtico (Ro). Y2