laboratorio regimen de flujo

CALCULOS Y RESUTLADOS
Durante la práctica se realizaron mediciones tales como la masa del balde con el que se aforo el caudal por el método gravimétrico, la temperatura del agua y el ancho del canal. Además de esto se investigo la densidad del agua para esta temperatura. Estos valores se muestran en la tabla N° 1.
Masa balde (g)
421
T° C
22
Densidad agua ( Kg/m3)
997,86
Ancho canal (m)0,075
Gravedad ( m/s2)
9,81
Tabla N° 1. Datos obtenidos durante la práctica y ya conocidos.
Con el fin de encontrar la curva de energía y fuerza especifica se obtuvieron los siguientes valores en el laboratorio:
N dato
Y (mm)
Y (m)
1
186
0,186
2
164
0,164
3
149
0,149
4
132
0,132
5
125
0,125
6
122
0,122
7
102
0,102
8
92
0,092
9
86
0,086
10
73
0,073
N datoMasa B + w (g)
Tiempo (s)
1
3366,3
1,35
2
3532,2
1,61
3
2778,7
1,33
Tabla N°2. Masa del conjunto ( balde + agua ) y el tiempo respectivo que tardo en llenars.



Tabla N° 3. Profundidades obtenidas experimentalmente, para diferentes aberturas de la compuerta.

Con los datos de la tabla N°2 se puede calcular el caudal promedio, y el caudal unitario promedio conociendo que el anchodel canal es de 7,5 cm. Ya que se aforo el caudal por el método gravimétrico se calculo la masa del agua como sigue:

Conociendo que y con la densidad mostrada en la tabla N° 1 de acuerdo a la temperatura obtenida en el laboratorio, se pudo calcular el volumen para cada dato

Sabiendo que Q=V/t se puede obtener el caudal para cada uno de estos tres datos según los tiempos indicados en latabla N°2 respectivamente.

Debido a que el caudal es el mismo para todas las profundidades obtenidas experimentalmente, este se obtendrá del promedio de los caudales anteriormente calculados, como sigue:

El caudal unitario, se define como el caudal en función del ancho del canal, es decir q = Q/b siendo b el ancho del canal, por lo que para cada dato se tiene:

Realizando un promedioLos valores calculados anteriormente se resumen en la siguiente tabla:
N dato
Masa agua (g)
Masa agua (Kg)
V agua ( m3)
Caudal (m3/s)
q ( m3/s-m)
1
2945,3
2,9453
0,0030
0,0022
0,0292
2
3111,2
3,1112
0,0031
0,0019
0,0258
3
2357,7
2,3577
0,0024
0,0018
0,0237
 
 
 
promedio
0,0020
0,0262
Tabla N° 4. Caudal total y caudal unitario promedio.
Con el fin de calcular elnúmero de Froude según la ecuación [ 1 ] se debe encontrar la velocidad y la profundidad hidráulica para cada valor obtenido en la tabla N° 3.

Donde V es la velocidad, D la profundidad hidráulica, Q el caudal total ( promedio ), A el área y T el ancho del canal. Debido a que es un canal rectangular el área se tiene:

Y la velocidad según lo anteriormente expuesto:

La profundidad hidráulicase cálculo de la siguiente forma:

Por lo tanto el número de Froude para cada una de las profundidades mostradas en la tabla N° 3, se calculo:

De esta manera se puede resumir para cada profundidad:
N dato
Y (m)
Area ( m2)
V (m/s)
D ( m)
Froude
Regimen de Flujo
1
0,186
0,0140
0,1410
0,1860
0,1044
 Subcrítico
2
0,164
0,0123
0,1599
0,1640
0,1260
 Subcrítico
3
0,149
0,01120,1760
0,1490
0,1456
 Subcrítico
4
0,132
0,0099
0,1986
0,1320
0,1746
 Subcrítico
5
0,125
0,0094
0,2098
0,1250
0,1894
 Subcrítico
6
0,122
0,0092
0,2149
0,1220
0,1965
 Subcrítico
7
0,102
0,0077
0,2571
0,1020
0,2570
 Subcrítico
8
0,092
0,0069
0,2850
0,0920
0,3000
 Subcrítico
9
0,086
0,0065
0,3049
0,0860
0,3319
 Subcrítico
10
0,073
0,0055
0,35920,0730
0,4244
 Subcrítico
Tabla N°5. Numero de Froude para cada profundidad obtenida experimentalmente.
Como se puede observar en la tabla anterior el régimen de flujo para todas las profundidades experimentales es subcrítico, lo cual impedirá obtener una curva de energía y fuerza específica completa, por lo que se opto por agregar más profundidades. Estas se pueden observar en la siguiente...