Experimento canal abierto

INFORME DE LABORATORIO





















Introducción

La ingeniería hidráulica se ocupa de la proyección y ejecución de obras relacionadas con el agua, tanto en mares, ríos como en y lagos. Un punto importante dentro del análisis de lo relacionado con el agua es la formación de resaltos hidráulicos, ya que tiene varias aplicaciones en la rama, tales comosu uso para levantar el nivel del agua sobre el lado aguas abajo, para mezclas químicas o bien para disipar energía del agua escurriendo por vertederos y otras obras hidráulicas.
En este laboratorio comprenderemos y utilizaremos los conceptos aprendidos en clase de manera práctica, tales como la conservación de momenta en un resalto hidráulico, energía específica y sus significados físicos.Podremos observar cómo se forma un resalto mediante el movimiento de una compuerta al final del canal. Verificaremos las condiciones de escurrimiento crítico, de río y torrente y procederemos a compararlas con la teoría que establece la hidráulica. Utilizaremos instrumentos típicos de laboratorio para medir alturas, velocidades y niveles.
Los resaltos hidráulicos en barreras triangulares se puedenproducir en tres situaciones: pendiente suave, pendiente mixta o pendiente fuerte, dependiendo de las fuerzas externas que ejercen el torrente y río en el volumen de control. Este tipo de barreras son altamente estudiadas, por un lado por su similitud con las barreras de un lecho natural, y por otro lado por lo sencillo que se hace estudiar sus propiedades y calcularlas.


MétodosExperimentales

Este laboratorio se basó principalmente en la medición de altura en distintas secciones del canal mediante una huincha de medir. En el canal circulaba un gasto Q dado por una bomba que podía ser manipulada para aumentar o disminuir este. Con la misma huincha medimos el canal a lo ancho en el lugar donde circulaba el agua, también cada una de las alturas h1, h2, h3 y h4, que es la alturadel escurrimiento medida desde la base del canal de vidrio hasta donde termina de fluir el agua. La altura 1 (ver figura 1) fue medida cuando el escurrimiento era totalmente normal y uniforme, la altura 2 justo en el umbral de la barrera triangular. En la sección 3, la altura fue medida justo donde comenzaba el resalto, para esto estimamos que el lugar preciso era donde el escurrimiento comenzaba atener grandes diferencias, por ejemplo se formaban burbujas y cambios de altura constantes (ver figura 2). Para la altura 4, esta fue medida cuando el escurrimiento nuevamente pasaba a ser normal y de río.

La pendiente del canal fue estimada mediante un nivel topográfico de 90 cm, obtuvimos la diferencia de altura en el canal en una sección dada y la dividimos por los 90 cm. El gasto fuecalculado obteniendo la altura H sobre el vertedero y reemplazándola en la curva de descarga de este mismo (ver ecuación 1). También fue calculada la longitud de la barrera triangular desde donde comienza su pendiente hasta donde termina la inclinación. La altura de la barrera la medimos desde la base del canal hasta la punta del triángulo.

Para calcular la longitud del resalto (LR, ver figura 1)utilizamos el mismo método que en la sección 3 para calcular la altura 3, para ver en qué parte comenzaba el resalto. Para determinar en qué sector terminaba este, establecimos que la parte donde mejor se podía notar era cuando terminaban las burbujas bajo éste y cuando terminaban los cambios de alturas constantes en distancias muy pequeñas (ver figura 2). Para la distancia horizontal que existeentre el inicio del resalto y el fin de la barrera triangular (Lp, ver figura 2) utilizamos el mismo mecanismo que para calcular la altura 3, y medimos desde ese mismo punto hasta el lugar que termina la barrera triangular.

Todo lo descrito anteriormente fue el mismo método usado para calcular las distintas alturas y longitudes de las secciones y resaltos para los dos caudales que se pedían....