UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO FACULTAD DE INGENIERA

http://dicyg.fi-c.unam.mx/~labhidraulica Semestre 2013-2

L A B O R A T O R I O D E H I D R U L I C A HIDRULICA DE CANALES

PRCTICA 2

ENERGA ESPECFICA 2

OBJETIVO Analizar el efecto que produce un cambio de ancho local en el perfil del agua en un canal de seccin rectangular. ANTECEDENTES Flujo en una transicin, canal de ancho variable Gasto unitario, ancho mnimo y gasto unitario mximo Curvas de energa especfica y gasto unitario DESARROLLO 1. Medir la diferencia de niveles de mercurio h, en m, en el

manmetro diferencial cerrado de la tobera, verificar que sea igual o menor a 0.005 m.

h= ____________ m

2. Calcular el gasto Q, en m3/s, con la ecuacin de la tobera

hQ = 1239.0 , h en m. Q = ____________ m

3. Identificar 4 secciones, como se muestra en la figura 1, en

el canal horizontal de seccin rectangular.

1 2 3 4

1 m 0.345 m 1 m

0.865 m 0.695 m

y

b

i

i

bi

Nf

Ns

Figura 1. Perfil longitudinal, seccin y vista en planta del canal 4. Medir y registrar en la tabla 1, el nivel de plantilla Nf y de

superficie libre del agua Ns en cada seccin, en m. 5. Calcular y registrar en la tabla 1, el tirante crtico cy , en m,

para cada seccin.

32

3 2

2

gq

bgQy i

ici ==

donde g aceleracin de la gravedad, 9.81 m/s2

Tabla 1. Tirantes en el canal

Seccin b m Nf m

Ns m

y= Ns - Nf m

yc m

1 0.20

2 0.10

3 0.16

4 0.20 MEMORIA DE CLCULO 1. Con los tirantes medidos en las cuatro secciones,

determinar: a) rea hidrulica A, en m2 ybA =

b) Velocidad media V, en m/s AQV =

c) Carga de velocidad, en m g

V

2

2

d) Energa especfica E, en m g

VyE

2

2

+=

2. Con el gasto Q, el tirante crtico yci y ancho bi de cada

seccin, determinar: a) Gasto unitario qi, en m2/s ii bQq /=

b) Velocidad media Vci, en m/s ci

ici y

qV =

c) Carga de velocidad, en m g

Vci2

2

d) Energa crtica Eci, en m gVyE cicici 2

2+=

LABORATORIODE HIDRAULICA

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Tabla 3. Caractersticas hidrulicas en las cuatro secciones para el correspondiente tirante crtico

Seccin yci qi Vci

22g Eci

m m2/s m/s m m 1 2 3 4

3. Calcular y dibujar la curva de energa especfica que corresponde a cada gasto unitario.

gyq

yE i222

+=

q2q

3

q1

q4=

y, m

E, Ecte

y =c1 yc4 < yc3 < yc2q = 1 q 4 < q 3 < q 2b = 1 b 4 > b 3 > b 2

Figura 2. Curvas de energa especfica

4. Calcular y dibujar la curva de gasto unitario que

corresponde a la energa especfica, constante, de la seccin uno; as como, la curva tirantes crticos-gasto unitario.

gyq

yE i222

+= ; ( ) 21 2q E y g y=

q, m /s

23 E 1

y= E 1

q mx2

Curva q-y para E = cte. 1Curva q-y para Q = cte.

y

y

q 3

q 1= q

4

C3

C1

c

q mx

Figura 3. Curva de gasto unitario

5. Obtener el tirante de la seccin, dos, tres y cuatro, a partir de la energa especfica de la seccin uno. Despreciar la prdida de energa.

122

22

222

Egy

qyE =+=

123

23

322

Egy

qyE =+=

124

24

422

Egy

qyE =+=

6. Ubicar en las curvas realizadas en los incisos 3 y 4, los

tirantes medidos en color azul y los obtenidos en el inciso anterior en color rojo. Mencione a qu se deben las diferencias de los tirantes en cada seccin, si las hubo.

7. Dibujar un plano acotado y a escala que contenga:

El inicio y final de la transicin con lneas discontinuas verticales

La superficie libre del agua en color azul La lnea de energa en color rojo La lnea del tirante crtico en color azul y trazo

discontinuo La lnea de la energa especfica mnima en color rojo y

trazo discontinuo. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 1. Sotelo A. G., Hidrulica de Canales, Facultad de Ingeniera,

UNAM, Mxico 2001.

2. Chow V. T. Hidrulica de los Canales Abiertos, Editorial Mc Graw Hill, Mxico 1985

CUESTIONARIO 1. Qu caractersticas fsicas de la transicin permiten

despreciar la prdida de energa a lo largo de la misma?

2. En la prctica profesional, dnde se presentan transiciones como la analizada?

3. Qu es el gasto unitario?

4. Explique el cambio de flujo subcrtico a supercrtico en la transicin de la prctica.

5. Si la seccin 2 reduce su ancho a uno menor de 10 cm y

manteniendo el mismo gasto, qu sucede en la seccin 1 con el tirante y la energa especfica?

OBJETIVOANTECEDENTESDESARROLLOMEMORIA DE CLCULOREFERENCIAS BIBLIOGRFICASCUESTIONARIO