Practica De Laboratorio 1

Practica de laboratorio 1. Energía especifica
Hecho por:
Andres Ortega
Paula Cubillos
Tatiana Gonzales
Docente:
Alejandro Rojas Agudelo
Asignatura: Hidráulica de Canales
Fecha de entrega: 26 de Septiembre del 2015
Politecnico Colomiano Jaime Isaza Cadavid
Medellín – Colombia

La práctica consistía en estudiar la energía específica para un escenario hidráulico
específico, como se muestra en lafigura:

En el contenido del informe, haremos referencia a:

1. Calculo de parámetros hidráulicos
- Tirante = 40 𝑐𝑚
- Ancho superficial = 20 𝑐𝑚
- Área hidráulica = (0,20𝑚) ∗ (0,40𝑚) = 0,08𝑚2
- Perímetro mojado = 0,40𝑚 + 0,20𝑚 + 0,40𝑚 = 1,0𝑚
- Radio hidraulico =

0,08 𝑚2
1,0𝑚

- Profundidad hidráulica =

= 0,08𝑚
0,08 𝑚2
0,2𝑚

= 0,4𝑚

2. Calculo de energía para cada altura (Y) experimental.
Dado elescenario hidraulico mostrado anteriormente, se dedujo experimentalmente
que la longitud de del fondo es de 40cm. Con un flexometro se medía la superficie
libre (Ls). El cálculo de Y se realizó para todos los 10 puntos y los 5 caudales
distintos, por lo que se obtuvieron 50 alturas, con la ecuación 𝑌 = 𝐿𝑓 − 𝐿𝑠.

Dichos datos son los siguientes (todos en centímetros)
Dato
1
2
3
4
5

Y1
18,2
17,416,4
17
16,6

Y2
18,2
17,6
17,4
17
16,6

Y3
18,4
18
17,5
17,2
16,7

Y4
18,5
18,2
17,7
17,2
16,8

Y5
18,6
18,3
17,7
17,4
16,9

Y6
18,6
18,4
17,4
17
16,6

Y7
12,3
11,7
11,2
11,4
11,2

Y8
6,7
6,6
5,7
6,8
6,3

Y9
0,8
0,8
0,5
0,8
0,5

Y10
0,7
0,6
0,6
0,6
0,2

También se midió experimentalmente 5 tipos de caudales, obteniendo una cantidad
de agua en un determinado tiempo, como se muestra en la siguientetabla:
Dato
1
2
3
4
5

Tiempo 1 (s)
4,12
4,69
5,17
8,60
15,69

Tiempo 2 (s)
3,63
4,64
6,15
9,21
18,27

Peso 1 (Kg)
5,635
5,14
4,235
3,780
3,275

Peso 2 (Kg)
5,620
4,83
4,545
3,895
3,68

Como se midieron 2 tiempos y 2 masas, se usó el promedio para hallar el caudal,
con la siguiente formula:
𝑃𝑒𝑠𝑜 1 + 𝑃𝑒𝑠𝑜 2
2
𝑄=
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 1 + 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 2
2
Tendríamos entonces, un caudal en unidades de Kg/s. Para obtenerlas unidades
usuales de un caudal, dividimos por la densidad del agua para obtenerlas, así:
𝐾𝑔
𝑚3
∗
𝑚3
1 1000 𝐾𝑔
𝑄=
=
𝑠
𝑠
𝑚3

Por lo que los caudales definitivos en unidades de (
Dato
1
2
3
4
5

𝑠

). Serán:

Caudal
0,001452
0,001069
0,000776
0,000431
0,000205

Ya conociéndose el caudal, las alturas respectivas, la base del canal y la gravedad
que siempre es constante, podemos calcular la energíapara cada altura con la
siguiente ecuación:

𝐸= 𝑌+

𝑄2
2 ∗ 𝑔 ∗ (𝐵 ∗ 𝑌)2

Obtendremos los siguientes resultados (Todas las energías en unidades de metro)

3. Realizar el perfil de flujo.
En nuestro escenario hidraulico, se presentaba para cada uno de los caudales, los
siguientes perfiles de flujo

4. Calculo de ΔZc teórico
Para ello, necesitamos conocer la altura crítica, con la ecuación:
3
𝑄2
𝑌𝑐 =√
𝑔∗𝐵

En donde Conocemos el caudal de cada dato, mientras que la gravedad y la base
del canal, siempre serán la misma. Ya conocemos las alturas críticas, y como
𝐸𝑚𝑖𝑛 = 𝐸1 + 𝛥𝑍𝑐 podemos decir que 𝛥𝑍𝑐 = 𝐸𝑚𝑖𝑛 − 𝐸1. (Sabiendo que para un
canal rectangular, la energía mínima será 1,5 veces la altura critica). Y al calcular
su promedio, ya obtendremos al 𝛥𝑍𝑐, de esta forma:

5. Graficar la curva deenergía
Teniendo ya conocidas las Y experimentales, y calculadas las energías para cada
altura, podremos conocer las curvas de energía para nuestro escenario hidraulico

Y podemos observar que nuestras curvas de energía, tienen el comportamiento que
se debía de esperar; como solo se tomaron 10 secciones, después de la energía
mínima, la curva no siguió su recorrido hasta una energía infinita, conmás cantidad
de secciones y/o continuidad del canal, seguro se obtendrá la curva que se suele
ver en teoría. La interpretación de esta curva, es la misma de todas: “a mayor altura,
menor energía y a menor altura mayor energía”, lógicamente, ha de variar para las
alturas alternas, puesto que una corresponde a un flujo subcritico y otra a flujo
supercrítico.

6. Hallar el número de Froude, y...