Guia Laboratorio De Hidraulica

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN OBRAS CIVILES

GUIA DE LABORATORIO DE HIDRAULICA

ALEJANDRO ARRIETA SANHUEZA
INGENIERO CIVIL

2008

INDICE Pág. 1. Experiencia N°1 Vertederos Triangulares de Pared Delgada Definición. Cálculo del caudal en vertederos triangulares de pared delgada. Desarrollo 2. Experiencia N°2 Rugosidad Equivalente Antecedentes teóricos Coeficiente de rugosidad Desarrollo3. Experiencia N°3 Resalto hidráulico en un canal rectangular Definición Antecedentes teóricos del Resalto Hidráulico Desarrollo 4. Experiencia N°4 Resalto en lechos rectangulares de pendiente mixta 4.1 Definición 4.2 Desarrollo 15 15 15 12 12 14 12 8 10 10 8 6 4 4 4

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5.

Experiencia N°5 Escurrimiento por Orificio de Compuerta deFondo 16 16 16 16 21 21

Objetivo Instalación Experimental Antecedentes Teóricos Experimentación Informe 6. Experiencia N°6 Barrera Triangular Definición Desarrollo 7. Experiencia N°7 Barrera Rectangular Definición Desarrollo 8. 9. Bibliografía Anexos 9.1 Anexo 1 9.2 Anexo2

22 22 22

24 24 24 25

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1.

Experiencia N°1 VertederosTriangulares de Pared Delgada

60º

h0

90º

h0

120º

h0

Vertedero de 60º

Vertedero de 90º FIGURA (1.1)

Vertedero de 120º

1.1

Definición: Estos tipos de vertederos se utilizan para calcular pequeños caudales y son más precisos que los vertederos de pared gruesa. Su desventaja es que producen una importante pérdida de energía y gran acumulación de sedimentos.

1.2Cálculo del caudal en vertederos triangulares de pared delgada

FIGURA (1.2)

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Donde: uc : velocidad para una línea de corriente en la contracción máxima. b : ancho elemental. z : altura entre el punto de máxima contracción y la superficie libre de agua, aguas arriba del vertedero. Ac : área de contracción. Cc : Coeficiente decontracción. h0* : altura de agua medida desde el vértice del vertedero hasta la superficie libre.
VO 2 u2 = ( ho* − z ) + o 2g 2g

ho* +

uo = 2 g ⋅ z

Vo 2 2g

0

dq = uc ⋅ dAc

dq = 2 g ⋅ z dAc
dAc = Cc ⋅ dA dAc = b ⋅ dz

b = 2 ⋅ ( ho* − z ) ⋅ Tan

α
2
1 2

dq = 2 ⋅ Cc ⋅ Tan

α
2

⋅ 2 g ⋅ ( ho − z ) ⋅ z ⋅ dz
*

ho*

/

∫
0

Q=

8 α ⋅ Cc ⋅ Tan ⋅ ho*2 2 gho* 15 2Ec. (1.1)

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1.3

Desarrollo

a) Dado que la ecuación anterior se puede escribir de tres formas: i. Q = m Tan (α/2) ho*2 (2 g ho ) *1/2 ii. Q = C ( ho ) * 5/2 iii. Q = a Tan (α/2) ho* b
*

Para un ho medido en laboratorio, calcular el caudal que escurre utilizando las tres fórmulas, considerando que para los ángulos de 60°, 90° y120° los valores de m, C, a y b son distintos. b) A partir de los resultados calculados anteriormente, y tomando como patrón el caudal calculado con el vertedero triangular de 90°, compare la diferencia con los caudales determinados con los vertederos de ángulos 60° y 120° y explicar cuales son los factores que influencian estos resultados. TABLA 1.1 Resultados de experiencias de Domínguez parafórmulas i. y ii. Angulo ho > m C 45° 0,185 0,325 0,596 60° 0,170 0,320 0,819 90° 0,140 0,313 1,384 120° 0,120 0,322 2,465

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En que ho en metros La expresión iii Según Gourley y Crimp: Q = 1,32 Tan (α/2) ho
* 2,47

En que ho* en metros y Q en m3 /seg.

TABLA 1.2 La expresión iii según Domínguez: α 90º 60º 45º

a 1,34 1,30 1,20

b2,48 2,42 2,40

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2.

Experiencia N°2 Rugosidad Equivalente

Antecedentes Teóricos: Fórmulas de escurrimiento uniforme: a) Antoine Chezy Hipótesis: i. Para que la masa de agua no se acelere, debe existir equilibrio entre las fuerzas que causan el escurrimiento y las fuerzas de resistencia.

FIGURA (2.1)
Fr = W ⋅ senθ...