Practica #3 GASTO UNITARIO (Sección variable)

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Sección

H1prom= Hi/5

H1= (Hmin + H1prom + Hmax)/3

H = H1 - Ho

1

0.2435

0.2420

0.1366

2

0.2002

0.2004

0.1334

3

0.1137

0.1137

0.0826

[pic 21]

[pic 22]

Si despejamos para ambos lado y eliminamos los términos semejantes, resolvemos.

[pic 23]

Resolviendo Y1

[pic 24]

4. Determine con los mismos datos del paso anterior, cuánto puede contraerse la sección del canal sin provocar una variación en la circulación del flujo.

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[pic 26]

[pic 27]

[pic 28]

[pic 29]

5. Considere que en lugar de contraer la sección 2, ésta sufriera una expansión hasta 0.5 m. ¿Qué cambio sufriría el tirante? Considere los datos conocidos en la sección 1 (tirante, ancho de la sección, velocidad y ancho de la expansión).

[pic 30]

[pic 31]

Si despejamos para ambos lado y eliminamos los términos semejantes, resolvemos.

[pic 32]

Y resolviendo la ecuación cubica tenemos que los valores para Y1

[pic 33]

6. Dibuje las curvas (E vs Y) y (q vs Y) cualitativamente, en ambos casos.

[pic 34]

[pic 35]

7. Encuentre el tipo de régimen que se tiene en las secciones 1 y 2. Tome como base el cálculo del tirante crítico.

[pic 36][pic 37][pic 38]

CUESTIONARIO

- Defina tirante normal, crítico y alterno.

- El tirante normal es aquel que se presenta en un canal con flujo a superficie libre, en régimen uniforme

- Para el tirante crítico en el estado crítico la energía específica del fluido toma un valor mínimo. Este valor puede ser calculado al igualar la primera derivada de la energía específica con respecto a la profundidad del agua a cero.

- El tirante alterno el aquel que se obtiene para una misma energía específica, se denominan tirantes alternos o correspondientes

- Describa las características que tiene un flujo, subcrítico, crítico y supercrítico.

- Flujo crítico. Este tipo de flujo presenta una combinación de fuerzas inerciales y gravitacionales que lo hacen inestable, convirtiéndolo en cierta manera en un estado intermedio y cambiante entre los otros dos tipos de flujo. Debido a esto es bastante inaceptable y poco recomendable, usarlo en el diseño de estructuras hidráulicas. Para éste tipo de flujo el número de Froude es igual a 1 y en esta condición no se generan resaltos hidráulicos (disipadores de energía).

- Flujo supercrítico. En este tipo de flujo las fuerzas inerciales presentan una influencia mucho mayor que las fuerzas gravitacionales. Además de esto, el flujo se presenta a velocidades y pendientes altas, y a profundidades más pequeñas. Cuando existe un flujo de este tipo en un canal un aumento en la cantidad de energía provoca una disminución de la profundidad de la lámina de agua. El número de Froude, en este caso, es mayor a 1. Este estado de flujo propicia la formación de resaltos hidráulicos; estos aumentan su capacidad de disipación de energía en ciertos intervalos, alcanzando la mayor capacidad para flujos con Froude mayores a 9.

- Flujo subcrítico. Para este régimen de flujo las fuerzas inerciales son sobrepasadas en importancia por las gravitacionales; en el flujo se tienen velocidades y pendientes bajas, pero las profundidades de la lámina del agua, por el contrario, son mayores que las que se presentan en el flujo supercrítico. Para este tipo de flujo un aumento en la energía se traduce en un aumento en la profundidad de la lámina de agua. El número de Froude en este estado es menor a 1.

Para calcular el número de Froude y determinar el estado en que se encuentra el flujo se usa la siguiente relación:

[pic 39]

3. ¿Qué es una sección de control?

Es un local, ya sea natural o preparado para tal efecto, en el cual se ha determinado la curva cota-caudal. De esa forma, cuando se requiere, midiendo el nivel, con una regla graduada implantada en el lugar, por interpolación en la curva, se podrá determinar el caudal líquido en la sección.

4. Defina el concepto de energía específica.

La energía específica en la sección de un canal se define como la energía por peso de agua en cualquier sección de un canal medido con respecto al fondo del mismo.

5. Dé una interpretación a las curvas (E vs Y) y (q vs Y) de un flujo cualquiera.

La curva (E vs Y) muestra que, para una energía específica dada hay dos posibles profundidades alternas, para el cual existe un solo valor del tirante el cual es conocido como profundidad crítica yc.

Conclusión

En la práctica se pudo observar cómo es que disminuir el ancho del canal en una sección puede afectar principalmente a la velocidad con la que circula el fluido, a partir de esto se deduce que el flujo cambia a rápidamente acelerado. Realizando los cálculos necesarios se determinó que el régimen en las secciones 1 y 2 son supercríticos.