rampa



PRÁCTICA LABORATORIO N° 1.
ENERGÍA ESPECÍFICA EN UN CANAL RECTANGULAR CON OBSTÁCULO.

INTRODUCCIÓN.
Para poder saber el comportamiento real de un fluido en estructuras hidráulicas, como canales, es importante un estudio simplificado de modelos de laboratorio que representen el comportamiento deseado. En este caso el laboratorio cuenta con el modelo de un canal rectangular que contiene unobstáculo o rampa, que permite estudiar el comportamiento del flujo a medida que pasa un caudal deseado, éste modelo también permite simular un resalto hidráulico.
A continuación se presentará el manejo de unos datos tomados en este modelo, al permitir pasar cierto caudal por el canal, para este ensayo se manejaron cuatro diferentes caudales; lo que se hizo fue tomar medidas de la lámina deagua con respecto a un datum, con ayuda de un limnígrafo; para saber con qué caudal se trabaja, se utiliza un aforo volumétrico en un lapso de 60 segundos tomando unas medidas del flotador dentro del tanque. Estos datos son registrados y analizados posteriormente, con el fin de encontrar la energía específica para cada uno de los puntos a lo largo del canal, además de la fuerza producida por elobstáculo o rampa para frenar el flujo.

FIGURA 1. Esquema canal rectangular con rampa.

OBJETIVOS.
Comparar las profundidades críticas experimentales y teóricas para cada caudal. y calcular el error cuadrático medio (ECM).
Construcción de las curvas de energía especifica para cada caudal.
Construcción de la curva de energía especifica adimensional.
Determinar para cada caudal la fuerzaejercida por la rampa.
Determinar posibles fuentes de error en la práctica de laboratorio.


DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO.

TABLA 1. Muestra de datos experimentales tomados en laboratorio.

TABLA 2. Profundidad del tanque de aforo para conocer el caudal.

Los caudales con los cuales se trabajó en el laboratorio, se determinaban por medio de un sistema el cual permitía almacenar unacantidad de fluido que había transitado por el canal, por un periodo de tiempo determinado (60 segundos). En el lugar de almacenamiento, se tomaban las lecturas iniciales y finales de la altura del agua almacenada. Para determinar cada caudal, se utiliza la siguiente expresión:
Ecuación 1. Caudal según la lectura del flotador.
Donde:.


TABLA 3. Caudales utilizados en ellaboratorio.
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
1. PROFUNDIDAD CRÍTICA EXPERIMENTAL Y TEÓRICA.
La profundidad crítica en cualquier estructura hidráulica indica el punto de control donde se puede establecer el caudal máximo que puede transitar por dicha estructura sólo conociendo la profundidad a la que pasa el flujo por este punto. Para el caso de este laboratorio, experimentalmente se obtuvieron las profundidadescríticas sobre la cima de la rampa para los cuatro diferentes caudales. Estos datos se muestran a continuación:

TABLA 4. Profundidad Crítica Experimental para cada uno de los caudales.
Teóricamente, la profundidad crítica obtenida mediante cálculos matemáticos debería comprobar el comportamiento mostrado por el flujo sobre la rampa del laboratorio. Esta profundidad crítica se obtiene de lasiguiente expresión:
Ecuación 2. Profundidad Crítica Teórica.
En la siguiente tabla se muestran los valores de las profundidades críticas teóricas obtenidas para cada caudal.

TABLA 5. Profundidad Crítica Teórica para cada uno de los caudales.
A simple vista, se observa una similitud entre los datos teóricos y experimentales lo cual permite establecer que el laboratorio serealizó satisfactoriamente. Pero, para verificar la exactitud entre los datos teóricos y experimentales, la siguiente gráfica de dispersión relaciona las parejas de datos teóricos y experimentales para cada caudal, para saber si estos valores presentan un error significativo.


GRÁFICA 1. Profundidad Crítica Experimental vs. Profundidad Crítica Teórica.
Según la gráfica de dispersión, la...