Manual básico de hec-ras

| LABORATORIO #2- LEYES DE CONSERVACIÓN Y FUERZA EPECÍFICA |
PARTE A:

Datos Obtenidos:
PARTE A | | |
  |   | Y1 (cm) | Y2 | Y3 |
Q1 (L/S) | 20,7 | 22 | 3 | 12,3 |
Q2 | 17,2 | 16,3 | 2,9 | 10,2 |
Q3 | 24,8 | 30,5 | 2,8 | 14,2 |
Q4 | 22,4 | 25,5 | 3 | 12,5 |

1. Aplicar la ecuación de energía en el flujo a través de una compuerta y verificar su conservación. Calcular laprofundidad teórica aguas debajo de la compuerta.

PARTE A | | | | | | | |
  |   | Y1 (cm) | Y2(cm) | A1 (cm2) | A2 (cm2) | V1(cm/s) | V2(cm/s) | E1(cm) | E2(cm) |
Q1 (L/S) | 20,7 | 22 | 3 | 906,4 | 123,6 | 22,8375993 | 167,475728 | 22,2658287 | 17,2956776 |
Q2(L/S) | 17,2 | 16,3 | 2,9 | 671,56 | 119,48 | 25,6120079 | 143,957148 | 16,6343399 | 13,462518 |
Q3(L/S) | 24,8 | 30,5 | 2,8 |1256,6 | 115,36 | 19,735795 | 214,979196 | 30,6985227 | 26,3555833 |
Q4(L/S) | 22,4 | 25,5 | 3 | 1050,6 | 123,6 | 21,3211498 | 181,229773 | 25,731698 | 19,7401788 |

Primero, se calcularon las áreas mojadas correspondientes teniendo en cuenta que el ancho del canal del laboratorio es de 41,2 cm. Con esta área y el caudal utilizado, se hallan las velocidades. Por último es aplico la ecuación deEnergía específica para encontrarla en cada caso. Cabe recalcar que para este caso los valores de E2, son empíricos, porque se calcularon a partir de las alturas de agua medidas en el punto 2.

Según la ley de la conservación de la energía específica en canales, la energía en el punto 2 es la misma energía en el punto 1, teóricamente. Con esta consideración, se encontraron los valores teóricos dey, usando la definición de la energía específica. Por último se ajustaron las alturas teóricas a la precisión de la regla (mm).

Q | E2teo = E1 | y2 teórica | y2 ajustada |
20700 | 22,2658287 | 2,55 | 2,6 |
17200 | 16,6343399 | 2,51 | 2,5 |
24800 | 30,6985227 | 2,56 | 2,6 |
22400 | 25,731698 | 2,55 | 2,6 |

2. Aplicar la ecuación de la cantidad de movimiento para calcular la fuerzaejercida sobre la compuerta y verificarla.

Se hallaron las fuerzas específicas en 1 y en 2, para luego ser multiplicadas por el peso unitario del agua, y así poder despejar la fuerza sobre la compuerta Fc de la ecuación de conservación de la cantidad de movimiento.

También se compararon los valores encontrados por este procedimiento, mediante la comparación de estos con los que arroja laecuación de la fuerza que ejerce un fluido estático sobre una superficie plana. Este se toma como el valor teórico.

  |   | Y1 (cm) | Y2 | V2 | F1 (N) | Fc (N) | Fc teo (N) | %error |
Q1(L/S) | 20,7 | 22 | 3 | 167,475728 | 102,53701 | 95,99085 | 72,953046 | 31,5789474 |
Q2 | 17,2 | 16,3 | 2,9 | 143,957148 | 58,097495 | 51,9926861 | 36,2865622 | 43,2835821 |
Q3 | 24,8 | 30,5 | 2,8 |214,979196 | 192,88498 | 186,406147 | 155,058567 | 20,2166065 |
Q4 | 22,4 | 25,5 | 3 | 181,229773 | 136,18236 | 129,587648 | 102,306038 | 26,6666667 |

3. Calcular la profundidad aguas debajo de un resalto aplicando la ecuación de la cantidad de movimiento.

Para encontrar la profundidad aguas abajo del resalto hidráulico, se organizó y completó la tabla que se muestra a continuación,

  |   | V2| V3 | F2 (N) | F3 (N) | Y3 teo | Y3 exp | ∆Y3 | %e y3 |
Q1 (L/S) | 20,7 | 167,47573 | 40,84774 | 36,48625 | 10,2742559 | 5,95951 | 12,3 | -6,34049 | 106,392807 |
Q2 | 17,2 | 143,95715 | 40,92899 | 26,46017 | 8,73933005 | 6,25136 | 10,2 | -3,94864 | 63,1644954 |
Q3 | 24,8 | 214,9792 | 42,39026 | 54,89919 | 12,0971397 | 5,62465 | 14,2 | -8,57535 | 152,460153 |
Q4 | 22,4 | 181,22977 |43,49515 | 42,41424 | 11,5616866 | 5,72157 | 12,5 | -6,77843 | 118,471503 |

Conocidos los valores de F2, se calculó F3 a partir de la ecuación de cantidad de movimiento (1), para que más adelante fuera posible calcular Y3teo mediante la ecuación de la fuerza específica (2).

4. ¿Se cumple la ecuación de conservación de energía en el resalto hidráulico? De no ser así explique por qué.

No se...