Energia Especifica

INFORME DE LABORATORIO N° 1 ENERGIA ESPECÍFICA

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOOGICA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
HIDRAULICA DE CANALES
TUNJA



INTRODUCCIÓN

Se tiene por definición un canal abierto que es un conducto para flujos en la cual tiene superficie libre, la superficie libre es esencialmente un interface entre dos fluidos de diferentedensidad, separados por efectos de gravedad y distribución de presiones. Los flujos casi siempre son turbulentos y no son afectados por tensión superficial en el caso del agua. Un caso particular de la aplicación de la ecuación de energía, cuando la energía está referida al fondo de la canalización, toma el nombre de energía específica en canales. Para un caudal constante, en cada sección de unacanalización rectangular, obtenemos un tirante y un valor de energía específica, moviéndose el agua de mayor a menor energía con un gradiente, en este caso, coincidente con la pendiente de energía. Analíticamente es posible predecir el comportamiento del agua en el canal rectangular, sin embargo la observación del fenómeno es ahora de mayor importancia y toda conclusión estará ligada al experimento. Elsalto hidráulico es un fenómeno producido en el flujo de agua a través de un canal cuando el agua discurriendo en régimen supercrítico pasa al régimen subcrítico. Tiene numerosas aplicaciones, entre las cuales se citan:

• La disipación de energía en aliviaderos.
• Como dispositivo mezclador, en las plantas de tratamiento de agua. Como cambiar de régimen se tiene antes del resalto un tirantepequeño y después del resalto un tirante mayor, se establece una relación de fuerzas debido a la presión y al flujo, esto se denomina fuerza especifica en la sección, al inicio y al final del resalto hidráulico.

OBJETIVOS

• Verificar mediante cálculos los valores de energía mínima y tirantes críticos

• Observar el comportamiento de los flujos crítico, subcrítico y supercrítico.

•Determinar la gráfica de la energía específica contra profundidad de flujo (E - Y) para un caudal dado.

• Determinar la relación existente entre el tirante y la energía específica en un canal rectangular.

EQUIPOS

• Canal rectangular.

• Vertedero de pared gruesa.

• Limnímetro.

• Cronometro.

• Balde.

• Metro.

PROCEDIMIENTO

• Disponga el canal de pendiente variable enposición horizontal.

• Adaptar el vertedero de pared gruesa y la cuadricula de mediciones en la ranura
destinada para esta, la cual se encuentra en la parte media del canal.

• Graduar por medio de las válvulas el caudal descargado procurando empezar de un valor bajo de este e ir ascendiendo a medida que avanza la prueba.

• Para un mismo caudal, tómese diferentes lecturas de Limnímetrocada 25 cm; para esto, varíe la pendiente del canal hasta un valor alto y conserve el caudal inicial.

• Tomar el valor del caudal en un determinado instante de tiempo, para conocer la
descarga del orificio (t > 15 s.). Anotar el valor del caudal.

• Repetir la prueba para diferentes niveles de lámina de agua (aguas arriba), variando por lo menos 3 veces la pendiente del canal.

MARCOTEORICO

Bakhmeteff denominó energía específica en la sección de un canal a la energía por unidad de peso de fluido medida desde el fondo del mismo y se expresa como:

La ecuación anterior suele expresarse en función del caudal volumétrico y, para canales con pendiente pequeña y z = O

Si la energía específica es mínima para un gasto determinado, la profundidad es la
profundidad-crítica, o esteúltimo es el tirante que existe cuando la descarga es máxima para una energía específica determinada.

CURVA DE ENERGÍA ESPECÍFICA

Para un caudal volumétrico constante escurriendo libremente por un canal de sección transversal constante, es posible construir una gráfica de los diferentes tirantes de la lámina de agua contra sus respectivos valores de energía específica, tal como se muestra...