Lab MFA
Páginas: 5 (1026 palabras)
Publicado: 8 de abril de 2013
Primer Experimento
RESALTO HIDRÁULICO
El segundo experimento consiste en un resalto hidráulico. Para esto, se utilizó una compuerta
plástica para separar el canal en dos partes y así poder formar la diferencia de altura necesaria
para lograr el resalto. Una vez conseguida, se remueve a compuerta y se produce el resalto.
Objetivo
El objetivo de este laboratorio es estudiar elcomportamiento del resalto hidráulico a través de
un experimento, por medio de un canal rectangular.
La Teoría
El resalto hidráulico se produce cuando existe un flujo supercrítico en un canal,
presentándose como una sobre-elevación de la superficie liquida, al pasar de una profundidad
menor a mayor de manera brusca. En otras palabras, el resalto hidráulico ocurre cuando se
pasa de un flujo rápido auno tranquilo, o sea de un flujo supercrítico (torrente) a uno
subcrítico (río).
Este fenómeno se presenta muy frecuentemente en la base de embalses, aguas debajo de
compuertas y en los alrededores de obstáculos sumergidos.
Para analizar este fenómeno utilizamos distintas expresiones como la cantidad de movimiento:
La ecuación de continuidad:
Y la ecuación de la energía:Combinando estas tres ecuaciones obtenemos dos nuevas expresiones válidas para estudiar el
resalto hidráulico. La primera, las alturas conjugadas:
Y por último,
Utilizando estas expresiones podemos estudiar el fenómeno del resalto hidráulico en su
totalidad.
El Experimento
El experimento comienza con la medición del caudal usado. Este caudal será constante
durante todo el experimento. Paramedir el caudal de forma experimental, contamos con un
bidón de 5 [l] el que se llenó midiendo el tiempo de llenado, el calculo es el siguiente:
Tpromedio = 13.4 [s]
Vol = 5 [l]
=> Qreal = 5/13.4 = 0.373 [l/s] => Qreal = 0.000373 [m3/s]
Una vez obtenido el caudal de manera experimental nos preocupamos que se establezcan las
condiciones necesarias para que el experimento salga de maneracorrecta, estas son:
Debemos asegurarnos que el canal esté libre de cualquier obstrucción.
Es de vital importancia, al no poder mantener el resalto por mas de unos
segundos, que el canal tenga agua en todo su recorrido para que el agua fluya como
queremos.
Requerimos tener una diferencia de altura suficiente para que al remover la
compuerta se produzca el resalto.
Finalmente debemosdespreciar las pérdidas.
Luego de que las condiciones están óptimas procedemos a realizar el experimento y tomamos
los siguientes datos:
La altura antes del resalto “Y1”: 0.028 [m]
La altura después del resalto “Y2”: 0.0525 [m]
el ancho del canal “b”: 0.225 [m]
Donde 1 es antes del resalto y 2 es inmediatamente después del resalto.
Teniendo estos datos y la formula de las alturas conjugadasmencionada anteriormente en la
sección “La Teoría” obtenemos el numero de Froude justo antes del resalto:
F1 = 1.641
Como F2 es mayor que 1 podemos decir que en 2 el flujo es torrente. Ahora para 2, primero
obtenemos la velocidad en 2, V3, usando en conjunto las ecuaciones de continuidad y energía:
V2 = Qreal / (Y2*b) = 0.000373/(0.0525*0.225) = 0.0315 [m/s2]
Luego, usando la formula del numerode Froude obtenemos F3:
F2 = 0.0439
Como F2 es menor que 1 el flujo en 3 es rio.
Como vemos ambos resultados concuerdan con lo esperado, en F1 tenemos torrente y en F2
tenemos rio. Los resultados pueden no c0incidir con la realidad debido a que existen
imperfecciones en los experimentos como errores en las mediciones y perdidas que no se
consideran.
Segundo Experimento
VERTEDERO DEPARED DELGADA TRIANGULAR
El segundo experimento consiste en un experimento de vertederos de pared delgada. El
vertedero usado consiste en un vertedero de pared delgada de abertura triangular con un
ángulo de 30°
Objetivo
El objetivo del laboratorio es calcular el caudal por medio de un vertedero de pared delgada
triangular.
La Teoría
¿Por qué usamos uno triangular en vez de uno...
RESALTO HIDRÁULICO
El segundo experimento consiste en un resalto hidráulico. Para esto, se utilizó una compuerta
plástica para separar el canal en dos partes y así poder formar la diferencia de altura necesaria
para lograr el resalto. Una vez conseguida, se remueve a compuerta y se produce el resalto.
Objetivo
El objetivo de este laboratorio es estudiar elcomportamiento del resalto hidráulico a través de
un experimento, por medio de un canal rectangular.
La Teoría
El resalto hidráulico se produce cuando existe un flujo supercrítico en un canal,
presentándose como una sobre-elevación de la superficie liquida, al pasar de una profundidad
menor a mayor de manera brusca. En otras palabras, el resalto hidráulico ocurre cuando se
pasa de un flujo rápido auno tranquilo, o sea de un flujo supercrítico (torrente) a uno
subcrítico (río).
Este fenómeno se presenta muy frecuentemente en la base de embalses, aguas debajo de
compuertas y en los alrededores de obstáculos sumergidos.
Para analizar este fenómeno utilizamos distintas expresiones como la cantidad de movimiento:
La ecuación de continuidad:
Y la ecuación de la energía:Combinando estas tres ecuaciones obtenemos dos nuevas expresiones válidas para estudiar el
resalto hidráulico. La primera, las alturas conjugadas:
Y por último,
Utilizando estas expresiones podemos estudiar el fenómeno del resalto hidráulico en su
totalidad.
El Experimento
El experimento comienza con la medición del caudal usado. Este caudal será constante
durante todo el experimento. Paramedir el caudal de forma experimental, contamos con un
bidón de 5 [l] el que se llenó midiendo el tiempo de llenado, el calculo es el siguiente:
Tpromedio = 13.4 [s]
Vol = 5 [l]
=> Qreal = 5/13.4 = 0.373 [l/s] => Qreal = 0.000373 [m3/s]
Una vez obtenido el caudal de manera experimental nos preocupamos que se establezcan las
condiciones necesarias para que el experimento salga de maneracorrecta, estas son:
Debemos asegurarnos que el canal esté libre de cualquier obstrucción.
Es de vital importancia, al no poder mantener el resalto por mas de unos
segundos, que el canal tenga agua en todo su recorrido para que el agua fluya como
queremos.
Requerimos tener una diferencia de altura suficiente para que al remover la
compuerta se produzca el resalto.
Finalmente debemosdespreciar las pérdidas.
Luego de que las condiciones están óptimas procedemos a realizar el experimento y tomamos
los siguientes datos:
La altura antes del resalto “Y1”: 0.028 [m]
La altura después del resalto “Y2”: 0.0525 [m]
el ancho del canal “b”: 0.225 [m]
Donde 1 es antes del resalto y 2 es inmediatamente después del resalto.
Teniendo estos datos y la formula de las alturas conjugadasmencionada anteriormente en la
sección “La Teoría” obtenemos el numero de Froude justo antes del resalto:
F1 = 1.641
Como F2 es mayor que 1 podemos decir que en 2 el flujo es torrente. Ahora para 2, primero
obtenemos la velocidad en 2, V3, usando en conjunto las ecuaciones de continuidad y energía:
V2 = Qreal / (Y2*b) = 0.000373/(0.0525*0.225) = 0.0315 [m/s2]
Luego, usando la formula del numerode Froude obtenemos F3:
F2 = 0.0439
Como F2 es menor que 1 el flujo en 3 es rio.
Como vemos ambos resultados concuerdan con lo esperado, en F1 tenemos torrente y en F2
tenemos rio. Los resultados pueden no c0incidir con la realidad debido a que existen
imperfecciones en los experimentos como errores en las mediciones y perdidas que no se
consideran.
Segundo Experimento
VERTEDERO DEPARED DELGADA TRIANGULAR
El segundo experimento consiste en un experimento de vertederos de pared delgada. El
vertedero usado consiste en un vertedero de pared delgada de abertura triangular con un
ángulo de 30°
Objetivo
El objetivo del laboratorio es calcular el caudal por medio de un vertedero de pared delgada
triangular.
La Teoría
¿Por qué usamos uno triangular en vez de uno...
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