LABORATORIO 3

APLICACION DE LA ECUACION DE ENERGIA EN CANALES.

FLUJO BAJO UNA COMPUERTA

1 OBJETIVOS

Observar el comportamiento del flujo que pasa bajo una compuerta y determinara el

comportamiento de la energía especifica.

Calcular el caudal que pasa por la compuerta.

2 GENERALLIDADES

La compuerta es un dispositivo de control de flujo, el cual esta conformado por una

placa metálica que obstaculiza el paso del flujo produciendo un flujo subcrítico aguas

arriba y flujo supercrítico aguas abajo; esta compuerta se puede deslizar verticalmente

con el fin de graduar el orificio por el cual se produce la descarga. En este dispositivo es

posible que para una graduación de la puerta se produzca un resalto hidráulico, lo cual

se forma cuando un flujo supercrítico cambia a un flujo subcrítico, en este caso hay una

perdida de energía. Donde E = y + v2/ 2g

3 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Coloque el canal horizontal.

Mantenga la compuerta abierta a la mitad de la longitud del canal.

Encienda la bomba que suministra del flujo del canal.

Seleccione un valor del caudal.

Espere unos minutos a que el flujo se estabilice.

Baje la compuerta lentamente y deje una abertura lo menor lo posible, cuidando

que no se derrame el agua del caudal.

Espere que el flujo se estabilice.

Mida la profundidad del agua en tres secciones alo largo del canal, tanto aguas

arriba (y1) como aguas abajo lejos de la compuerta (y2). Anote los valores de las

profundidades.

Anote la medida de la abertura que tiene la compuerta (ya) y la profundidad de flujo

al pasar por ella (yb) (no es la misma abertura de la abertura de la compuerta)

Registre las lecturas de los manómetros del venturimetro.

Sin variar el caudal, seleccione otras cuatro aberturas de la compuerta cuidando

que las aberturas de las compuertas controlen el flujo (es decir el valor de la tirante

aguas abajo (y2), debe ser menor que y1) y repita los pasos anteriores.

Varié el caudal y repita los pasos del 2 al 5.

Determine el valor del de la velocidad promedio a partir de las lecturas del

venturimetro.

Promedie los valores de profundidad de agua para las lecturas aguas arriba y aguas

abajo de la compuerta.

Con los promedios tirantes y1 y y2, determine el área de la sección transversal y el

valor del caudal con los datos del venturimetro. Promedie los valores del caudal

hallados aguas arriba y aguas abajo para cada abertura de compuerta.

Determine el caudal promedio para todas las mediciones realizadas con el mismo

caudal.

Calcule el número de Froude (aguas arriba y aguas abajo) para cada pareja de

mediciones por cada abertura de la compuerta.

Cuestionario

Apliqué la ecuación de Bernoulli y ecuación de energía especifica entre una sección

de aguas arriba de la compuerta y en la abertura de la misma, y entre la sección aguas

abajo lejos de la compuerta.

Aplique las condiciones de la continuidad. Determine una ecuación para calcular la

velocidad y el caudal

Determine los valores teóricos del caudal a partir de las profundidades medidas en

los diferentes puntos en las secciones.

A partir de los valores del caudal conocidos, determine el valor del coeficiente de

descarga para la compuerta.

Realize una grafica de abertura de la compuerta (eje y) contra velocidad aguas

arriba y velocidad aguas abajo de la compuerta (eje x). Que nos indica la grafica?

Comente las conclusiones del anterior experiencia de laboratorio?

DETERMMINACION DE REGIMEN DE FLUJO

S=0 (PENDIENTE HORIZONTAL)

Para una abertura de compuerta = 4cm

Aguas Abajo

Y1= 27,94mm H1= 260-345 = 85

Y2= 33,34mm H2= 200-0350 =150

Y3= 30,95mm H3= 195-360=165

Aguas Arriba

Y1=238 H1=424-3363 = 61

Y2=238 H2=425-366 = 59

Y3=237 H3= 426-374= 52

H= 2,2 para un Q=3,677 Lts/Seg

B= 30cm

Abertura de compuerta= 4,5 cm

Aguas Abajo

Y1= 32,35mm H1= 289-305

Y2= 35,53mm H2= 257-308

Y3= 36,14mm H3= 255-308

Aguas Arriba

Y1= 171 H1=365-359

Y2= 172 H2= 366-359

Y3= 172 H3= 363-358

APLICACION DE ENERGIA EN CANALES

FLUJO BAJO UNA COMPUERTA

ECUACION DE ENERGIA EN CANALES

S=0 (pendiente horizontal)

Para la abertura de la compuerta de 4 cm

Aguas Abajo

Y =0.3m; H= 0.133m; V= 1.61m/s F=2.9

Aguas Arriba

Y= 0.237m ; H=0.0573 ; V= 1.06 ; F=0.64

Usando la ecuación de Bernoulli se tiene que aguas arriba y punto aguas abajo

Y+ V /2g+ Y+V/2g pero sabemos que

Q=BbCcV ;

Donde B= ancho del canal

b= abertura de la compuerta

Cc= coeficiente de contracción

V=velocidad aguas abajo

Entonces tenemos que

Q= Q1+Q/2

Para el caudal1 (Q1)

Q1=V (b*0.3)

Q11.61*(0.04*0.3)

Q1=0.01932m3/s

Para el caudal 2 (Q2)

Q2=V*(B*0.3)

Q2=1.61*(0.04*0.3)

Q2=0.01272m3/s

Luego

Q= 0.016m3/s

Ahora

Cc=Q/B.b.v

Cc= 0.016/0.3*0.0*1.61

Cc= 0.828

Teóricamente

Cc= y1/b

y1= Cc*b

y1=0.77*0.04

y1= 0.0308m

Este es el tirante inmediatamente después de la compuerta

Calculamos el coeficiente de gasto

Luego entones aplicamos la Ec. de Bernoulli entre un punto aguas arriba y un punto

bajo la compuerta.

Aplicamos la Ec. de Bernoulli entre un punto aguas arriba y un punto aguas abajo.

Luego entonces un punto aguas abajo es igual

ANALISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES

De los daos obtenidos en el laboratorio de aplicación de la Ec. de energía en canales,

podemos decir que los caudales se comportaron iguales ya que la variación del caudal

aguas arriba con respecto al caudal aguas abajo no fue significativa y como son datos

experimentales se deben tener ciertos rangos de impresión por lo cual los datos

obtenidos son muy significativos.

Por otro lado también resaltamos que en el desarrollo el laboratorio se verifico lo

planteado teóricamente respecto al coeficiente de contracción y el coeficiente de

descarga ya que el CC debe ser mayor que el Cd lo que se cumple para lo desarrollado

para el laboratorio; otro punto para resaltar es el aumento de la velocidad aguas abajo,

puesto que al disminuir el tirante por el efecto de la compuerta aumenta la velocidad

esto se apreció durante le desarrollo de la practica y al realizar los respectivos calculo,

se verifico que la velocidad aguas arriba es menor que la velocidad aguas abajo.

De todo lo anterior mente mencionado podemos decir que los resultados fueron

satisfactorios puesto que se llevo acabo un buen procedimiento para el desarrollo el

laboratorio.