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HIDRAULICA A SUPERFICIE LIBRE

LABORATORIO FUERZA ESPECIFICA

PRESENTADO POR:

Bryan Stiven Rodríguez Ardila Nicolás Palacios Cruz Johan Sebastián Puentes Herrera Daniel Leonardo Beltrán Rueda

PRESENTADO A:

JORGE ALEJANDRO GÓMEZ MARTÍNEZ INGENIERO

MARZO DE 2018 - BOGOTÁ D.C

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA JULIO GARAVITO

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Contenido 1.

Introducción .......................................................................................................................................... 3

2.

Objetivos................................................................................................................................................ 4

2.1 Objetivo General...................................................................................................................................... 4 2.2 Objetivos Específicos ............................................................................................................................... 4 3.

Marco Teórico ....................................................................................................................................... 5

4.

Montaje Experimental ........................................................................................................................... 8

5.

Equipos e Instrumentos ......................................................................................................................... 9

5.1

Equipos .............................................................................................................................................. 9

5.2

Instrumentos ..................................................................................................................................... 9

6.

Procedimiento ..................................................................................................................................... 11

7.

Datos Experimentales .......................................................................................................................... 11

8.

Cálculos y Resultados .......................................................................................................................... 13

9.

Análisis ................................................................................................................................................. 16

10.

Conclusiones.................................................................................................................................... 19

11.

Bibliografía ....................................................................................................................................... 19

INDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1. Esquema de Análisis de la Ecuación de Cantidad de Movimiento, Rodríguez Díaz, H. A. Hidráulica Experimental................................................................................................................................. 5 Ilustración 2. Comparación curva energía específica (izquierda) y fuerza específica (derecha), Chow Ven Te. Hidráulica de canales abiertos ....................................................................................................................... 7 Ilustración 3. Esquema del Montaje de Laboratorio-ECI. .............................................................................. 8 Ilustración 4. Estructura para la modificación del fondo del canal, Rodríguez Díaz, H. A. Hidráulica Experimental.................................................................................................................................................. 8 Ilustración 5. Prisma Rectangular (medidas en Cm). ..................................................................................... 9 Ilustración 6. Caudalímetro utilizado en el laboratorio de hidráulica, Laboratorio- ECI. ............................... 9 Ilustración 7. Medidor de Aguja, Laboratorio-ECI. ....................................................................................... 10 Ilustración 8. Flexómetro, https://es.wikipedia.org/wiki/Cinta_m%C3%A9trica ......................................... 10 INDICE DE GRAFICOS

No se encuentran elementos de tabla de ilustraciones. INDICE DE ECUACIONES

Ecuación 1. Conservación de Cantidad de Movimiento de Newton. ............................................................. 5 Ecuación 2. Fuerza Hidrostática..................................................................................................................... 5 Ecuación 3. Momentum Especifico. .............................................................................................................. 6 Ecuación 4. Momentum Especifico Para un Canal Rectangular..................................................................... 6

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Ecuación 5. Numero de Froude. ...................................................................................... 7

1. INTRODUCCIÓN El flujo libre de un líquido en un canal se explica y predice con la aplicación de un número reducido de principios físicos clásicos básicos: el teorema de transporte de Reynolds, la segunda ley de Newton, la ley de gravitación y las leyes de la termodinámica. Al Aplicar las leyes de la termodinámica al flujo se conduce a la ecuación de energía; mientras que aplicar el conjunto de las leyes de movimiento a este flujo conduce a la ecuación que describe el equilibrio del flujo uniforme en canales. En la siguiente practica se verá la aplicación de la conservación de momentum y la segunda ley de Newton esto para entender el principio físico de las diversas aplicaciones que se tienen en la práctica como lo son el resalto hidráulico y simulación de vertederos en el fondo de un canal rectangular con caudal constante. Para ello la aplicación del transporte de la cantidad de movimiento en canales es necesario estudiar la función fuerza específica

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2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo General 

Estudiar el concepto de fuerza específica y su relación con la profundidad en el flujo de un canal rectangular

2.2 Objetivos Específicos         

Analizar la variación de la fuerza especifica respecto a la profundidad. Analizar el comportamiento de la curva de fuerza especifica respecto al cambio de pendiente y fondo del canal mediante una estructura determinada. Verificar que en el instante donde se presenta la profundidad critica Yc, la fuerza especifica es mínima Verificar que la curva de fuerza especifica versus profundidad se comporta asintóticamente respecto a una recta de 45°. Calcular la fuerza ejercida sobre la cara del obstáculo y compararla con la fuerza hidrostática a la que este es sometido. Estudiar el fenómeno local llamado, Resalto Hidráulico. Analizar el cambio de régimen de flujo en un canal rectangular cambiando de régimen supercrítico al régimen subcrítico. Realizar y analizar las gráficas de energía específica y fuerza especifica. Calcular las pérdidas de energía y verificar si se evidencia en la curva de energía especifica

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3. MARCO TEÓRICO La ley de conservación de cantidad de movimiento de Newton establece que la sumatoria de las fuerzas externas a las que se somete un cuerpo es igual al cambio de su momento lineal total. Para estudiar el concepto de fuerza específica, se aplica el principio mencionado anteriormente a una sección de control de un tramo horizontal corto de un canal prismático, donde se pueden presentar pérdidas de energía o también un obstáculo que genera una fuerza P,

Ilustración 1. Esquema de Análisis de la Ecuación de Cantidad de Movimiento, Rodríguez Díaz, H. A. Hidráulica Experimental.

Despreciando los efectos de la fricción se obtiene 𝑭𝑯𝟏 − 𝑭𝑯𝟐 − 𝑷 = 𝝆𝑸 (𝑽𝟐 − 𝑽𝟏 ) Ecuación 1. Conservación de Cantidad de Movimiento de Newton.

Donde: 𝐹𝐻 : 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑃: 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑒𝑗𝑒𝑟𝑐𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑜𝑏𝑠𝑡á𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝜌: 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑄: 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑉: 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 La fuerza hidrostática se define como 𝐹𝐻 = 𝛾𝑦̅𝐴 Ecuación 2. Fuerza Hidrostática

Donde, 𝛾: 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑦̅: 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑎𝑙 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜𝑖𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑙 á𝑟𝑒𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝐴: Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙

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De la ecuación 1 se puede despejar P y expresando en términos de energía específica se obtiene 𝑃 𝑄2 𝑄2 =( + 𝐴2 𝑦̅2 ) − ( + 𝐴1 𝑦̅1 ) 𝜌𝑔 𝑔𝐴2 𝑔𝐴1 En donde cada uno de los términos de la derecha corresponde a la función de momento o fuerza específica (M) 𝑀=

𝑄2 + 𝐴𝑦̅ 𝑔𝐴

Ecuación 3. Momentum Especifico.

Por lo tanto, la ecuación 3 queda como: 𝑃 = 𝑀2 − 𝑀1 𝛾 Para el caso específico de una sección rectangular la función de momento puede expresarse en función de su profundidad y caudal unitario 𝑀=

𝑞2 𝑦 2 + 𝑔𝑦 2

Ecuación 4. Momentum Especifico Para un Canal Rectangular.

Donde: 𝑞: 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 De igual forma que para el caso de la energía específica, se puede obtener la curva de fuerza específica al graficar para una sección determinada y caudal constante, la profundidad de la lámina de agua contra el valor de fuerza específica.

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Ilustración 2. Comparación curva energía específica (izquierda) y fuerza específica (derecha), Chow Ven Te. Hidráulica de canales abiertos

Al poseer un comportamiento las gráficas de fuerza específica y energía específica se puede observar que algunos pares de profundidades tienen un mismo valor de fuerza específica, estas se conocen como profundidades conjugadas. Al derivar la ecuación 3 se puede encontrar el punto de fuerza específica mínima que corresponde a que el número de froude es igual a 1, como se representa a continuación 𝑉 √𝑔𝐷

= 1 = 𝑁𝐹

Ecuación 5. Numero de Froude.

Lo que indica que la fuerza específica mínima corresponde a condiciones críticas de flujo. 𝑦1 1/2 3/2 𝑞 = 0,433√2𝑔 ∗ ( ) 𝐻 𝑦1 + ℎ Ecuación 6. Verificación del Caudal Unitario para Condiciones de Flujo Controlado por el Obstáculo.

Donde, 𝑞: 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑈𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑦1: 𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 1 ℎ: 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐶𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑂𝑏𝑠𝑡𝑎𝑐𝑢𝑙𝑜 𝐻: 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜 𝐸𝑛𝑐𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑂𝑏𝑠𝑡𝑎𝑐𝑢𝑙𝑜

Ilustración 3. Volumen de Control para Análisis de Flujo Sobre un Obstaculo.

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4. MONTAJE EXPERIMENTAL

Ilustración 4. Esquema del Montaje de Laboratorio-ECI.

Ilustración 5. Estructura para la modificación del fondo del canal, Rodríguez Díaz, H. A. Hidráulica Experimental.

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.

5. EQUIPOS E INSTRUMENTOS 5.1 

Equipos Prisma Rectangular en Acrílico.

Utilizado para modificar el fondo del canal y analizar el comportamiento de la lámina de agua y con ello el concepto de fuerza específica.

Ilustración 6. Prisma Rectangular (medidas en Cm).

5.2 

Instrumentos Caudalímetro.

Utilizado para medir el caudal que alimenta al canal su precisión es de 0.01 Lps.

Ilustración 7. Caudalímetro utilizado en el laboratorio de hidráulica, Laboratorio- ECI.

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. 

Medidor de Punta

Utilizado para medir distancias al fondo del canal y a la superficie libre del flujo su precisión es de 1/20 mm.

Ilustración 8. Medidor de Aguja, Laboratorio-ECI.



Flexómetro

Utilizado para medir la distancia entre cada medición que se realizará a lo largo del canal (Abscisas) su precisión es de 1 mm.

Ilustración 9. Flexómetro. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Cinta_m%C3%A9trica

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.

6. PROCEDIMIENTO 1. Colocar el canal en posición horizontal, para luego proceder a instalar el prisma en el fondo del canal. 2. Hacer circular un caudal cualquiera por el canal. 3. Medir las profundidades de la lámina de agua a lo largo del canal, antes del obstáculo y sobre él cada 2 cm 4. Definir el volumen de control del sistema y mediante la segunda ley de Newton, determinar la fuerza ejercida sobre la cara del obstáculo. 5. Construir, con los datos tomados, las curvas de energía específica y fuerza específica. Con ayuda de los gráficos, determinar la fuerza ejercida sobre la cara del obstáculo. 6. Verificar si la fuerza ejercida sobre la cara del obstáculo es semejante a la fuerza debida a la presión hidrostática que actúa sobre la cara del obstáculo. 7. Utilizando la ecuación de cantidad de movimiento y los datos del laboratorio, verificar la expresión para el caudal unitario en función de la carga de agua por encima del obstáculo. 8. Verificar qué ocurre con los valores de la energía específica en la sección de control de entrada y la sección de control de salida. 9. ¿Las energías específicas en la sección de control de entrada y en la sección de control de salida son iguales? Calcular las pérdidas de energía y verificar si aparecen representadas en la curva de energía específica.

7. DATOS EXPERIMENTALES Siguiendo el procedimiento del numeral 6 se tienen los siguientes datos iniciales teniendo en cuenta que se halló el caudal mediante el caudalímetro, el ancho del canal con el flexómetro y se determinó Y1 aguas arriba del obstáculo tal que considerara que el flujo fuese paralelo y Y2 según como lo sugiere el texto guía; la mita de la diferencia entre Y1 y la altura del obstáculo. Tabla 1.Datos Iniciales.

DATOS INICIALES Q(Lps) 2,27

Q(m³/s) 0,00227

b(m) 0,194

q(m³/s -m) 0,01170

Como se indica en ítem 3 del numeral 6 se hicieron las respectivas tomas de datos de profundidades a superficie libre y profundidad de fondo, como si ilustra en la tabla 2 Para la obtención de esta profundidad no se puede medir directamente con el equipo así por lo cual se midió la profundidad de fondo del canal y luego hasta la superficie de la lámina de agua y la

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. diferencia entre éstas será la profundidad de flujo. La precisión del equipo es de centímetros con veinteavos de milímetro en 2 escalas diferentes por lo cual en las columnas 2 y 5 de la tabla se muestran las medidas de cm y en las columnas 3 y 6 los veinteavos de milímetro.

Tabla 2. Datos de Profundidades de Lámina de Agua.

Abscisa(cm) 0,0 66,8 248,2 281,3 317,0 319,0 321,0 323,0 325,0 327,0 329,0 331,0 333,0 335,0 337,0 339,0 341,0 343,0 345,0 347,0 349,0 351,0 353,0

Pro. Super L(cm+1/20mm) 1,0 1,0 0,9 0,9 1,7 1,9 2,4 2,7 2,8 2,8 2,8 2,7 2,8 2,8 2,6 2,7 2,9 3,0 3,7 5,2 8,1 11,7 14,2

15,0 10,0 9,0 17,0 18,0 3,0 7,0 12,0 4,0 7,0 5,0 9,0 8,0 2,0 18,0 8,0 4,0 10,0 10,0 3,0 8,0 9,0 10,0

Pro. Super L(cm) 1,075 1,050 0,945 0,985 1,790 1,915 2,435 2,760 2,820 2,835 2,825 2,745 2,840 2,810 2,690 2,740 2,920 3,050 3,750 5,215 8,140 11,745 14,250

Pro. Fondo (cm+1/20mm) 15,6 15,6 15,9 15,7 4,5 4,5 4,5 4,6 4,6 4,6 4,6 4,6 4,6 4,6 4,7 4,7 4,7 4,7 15,6 15,6 15,7 15,7 15,6

7,0 7,0 12,0 6,0 9,0 16,0 15,0 5,0 8,0 4,0 12,0 16,0 14,0 18,0 9,0 2,0 12,0 13,0 1,0 17,0 15,0 12,0 6,0

Pro. Fondo(cm) 15,635 15,635 15,960 15,730 4,545 4,580 4,575 4,625 4,640 4,620 4,660 4,680 4,670 4,690 4,745 4,710 4,760 4,765 15,605 15,685 15,775 15,760 15,630

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.

8. CÁLCULOS Y RESULTADOS Para continuar con el procedimiento nombrado es necesario calcular la energía específica y así mantener la condición de que el flujo sea controlado por el obstáculo de manera que la profundidad de la sección 2 (Y2) sea menor o igual a la profundidad critica de lo contrario el flujo no sería controlado por obstáculo sino por Y2, todo por hecho de que en teoría la profundidad critica debería estar al borde(superior) del obstáculo pero debido a que la distribución de presiones que no es hidrostática esta se desplaza hacia la izquierda(si el sentido del flujo va de izquierda a derecha). De esta manera siguiendo la teoría del caso a estudiar donde las pérdidas de energía son diferentes de cero y existe una fuerza producida por un obstáculo situado en el fondo del canal; simulando el fenómeno de un vertedero de pared gruesa, se define un volumen de control en el cual se hacen las siguientes suposiciones: i. ii. iii. iv. v.

Las fuerzas debidas a la fricción son despreciables. La profundidad sobre el obstáculo es minima. Las presiones desarrolladas sobre el obstáculo son hidrostáticas. Flujo paralelo 2Y2=Y1-h, siendo h la altura de la cara del obstáculo.

Definido esto se tiene Tabla 3. Cálculos Iniciales.

CALCULOS Y1(cm) Y2(cm) Yc(cm) 14,745 1,830 2,408 Se aclara que las abscisas correspondientes a Y1 a Y2 son 281,3 y 333 cm, respectivamente.

Ver Siguiente Hoja

A continuación, se presentan los resultados para determinar la fuerza específica sobre la cara del obstáculo; representada en la ilustración 5, a partir de un caudal circulante y de los datos mostrados en la tabla 2.

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. Tabla 4. Cálculos de Fuerza Especifica y Fuerza Hidrostática.

CALCULOS Lamina de Agua(cm)

Area(m²)

V²(m/s²)

14,560 14,585 15,015 14,745 2,755 2,665 2,140 1,865 1,820 1,785 1,835 1,935 1,830 1,880 2,055 1,970 1,840 1,715

0,02825 0,02829 0,02913 0,02861 0,00534 0,00517 0,00415 0,00362 0,00353 0,00346 0,00356 0,00375 0,00355 0,00365 0,00399 0,00382 0,00357 0,00333

0,00646 0,00644 0,00607 0,00630 0,18039 0,19278 0,29897 0,39363 0,41334 0,42971 0,40661 0,36567 0,40883 0,38738 0,32421 0,35279 0,40440 0,46550

Energia Energia Fuerza Fuerza Momento(m³) Especifica(m) Especifica(cm) Especifica(m²) Especifica(cm²) 0,14593 0,14618 0,15046 0,14777 0,03674 0,03648 0,03664 0,03871 0,03927 0,03975 0,03907 0,03799 0,03914 0,03854 0,03707 0,03768 0,03901 0,04088

14,59292 14,61780 15,04595 14,77710 3,67440 3,64755 3,66378 3,87128 3,92672 3,97514 3,90742 3,79875 3,91376 3,85439 3,70744 3,76811 3,90117 4,08758

0,00207 0,00208 0,00220 0,00213 0,00017 0,00017 0,00017 0,00018 0,00018 0,00018 0,00018 0,00018 0,00018 0,00018 0,00017 0,00018 0,00018 0,00019

0,01070 0,01073 0,01137 0,01097 0,00089 0,00088 0,00088 0,00092 0,00093 0,00094 0,00093 0,00091 0,00093 0,00092 0,00089 0,00090 0,00093 0,00096

Fuerza Hidrostatica

NF

Tipo de Flujo

105,99680 106,36111 112,72511 108,70751 3,79501 3,55111 2,28980 1,73911 1,65620 1,59311 1,68361 1,87211 1,67445 1,76720 2,11151 1,94045 1,69280 1,47061

0,05626 0,05607 0,05291 0,05486 1,57149 1,67943 2,60452 3,42924 3,60091 3,74351 3,54228 3,18561 3,56166 3,37473 2,82443 3,07343 3,52306 4,05534

Subcritico Subcritico Subcritico Subcritico Supercritico Supercritico Supercritico Supercritico Supercritico Supercritico Supercritico Supercritico Supercritico Supercritico Supercritico Supercritico Supercritico Supercritico

106,95536 107,31803 113,65462 109,65404 8,86092 8,78811 8,81157 9,22254 9,32465 9,41193 9,28938 9,08482 9,30100 9,19092 8,90304 9,02501 9,27790 9,60856

NOTA: SE HACE NOTAR QUE EN LA TABLA DE CÁLCULOS 4 EN COMPARACIÓN A LA TABLA DE DATOS 2 FUE NECESARIO QUITAR ALGUNOS DATOS LOS CUALES DISTORSIONABAN EL COMPORTAMIENTO QUE SE LE QUIERE DAR AL FENÓMENO EN ESTUDIO.

Perfil Longitudinal del Canal Profundidad de Flujo(cm)

16.0 14.0

Y1, 281.30, 14.75

Y2, 333.00, 11.10

12.0

Perfil de Flujo

10.0 8.0

Y1

6.0 Yc-teo, 343, 2.408

4.0 2.0

0

Yc-teo

0.0 0.0

40.0

80.0

120.0

160.0

200.0

Abscisas(cm)

240.0

280.0

320.0

En complemento de la tabla 4 se muestra en el grafico 1 el perfil longitudinal del canal Grafico 1.Perfil Longitudinal del Canal.

Y2

360.0

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. Los siguientes gráficos de energía específica y fuerza especifican son interpretaciones de los cálculos de la tabla 4.

Curva de Energia Especifica 16.0

Profundiad de flujo(cm)

14.0 12.0

Energia Especifica

10.0

Recta 45°

8.0 Yc 6.0 4.0

Emin Yc, 2.408

2.0 Emin, 3.611

0.0 0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0

Energia Especifica(cm) Grafico 2. Curva de Energía Especifica.

Curva de Fuerza Especifica 16.0 14.0

Profundiad de flujo(cm)

12.0 Yc

10.0 8.0

Fsmin

6.0 4.0

Fuerza Especifi ca

Yc, 2.408

2.0 Fsmin, 8.695

0.0 0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0 100.0 110.0 120.0

Fuerza Especifica(cm²) Grafico 3. Curva de Fuerza Especifica.

Página 16 de 19

.

De los gráficos 2 y 3 se obtienen los siguientes resultados de fuerza específica y fuerza hidrostática sobre la cara del obstáculo, perdidas de energía y altura al borde del obstáculo. Tabla 5. Fuerza Especifica, Fuerza Hidrostatica y Perdidas de Energia.

Fuerza P(cm²) Fuerza Hidrostatica(Pa) 100,35304

Fuerza Hidrostatica(kg/cm²)

ΔE(cm)

Hteo(cm)

Hreal(cm)

0,00104

10,86334

4,05107

3,14500

101,79052

9. ANÁLISIS





Se observó que en el grafico 1 el perfil longitudinal del canal los datos están sesgados debido a que no coincide perfectamente con el esquema teórico, se cree que es debido a que no se tuvo el tiempo suficiente para realizar correctamente todos los datos y los últimos datos se tomaron muy arbitrariamente, pero a pesar de ello se evidencia el comportamiento decreciente de la lámina de agua en el instante que choca con el obstáculo. Se observó que el Yc-teo está un poco corrido hacia aguas arriba y no está directamente encima del borde del obstáculo, como se esperaba dado al cambio de comportamiento de presiones aguas abajo del obstáculo, viéndose esto reflejado en cambio de flujo paralelo a gradualmente variado, similar al de una descarga libre. Según el siguiente grafico de curva de energía especifica se observó que tiende a un comportamiento asintótico respecto a la recta y=x, además que se puede inferir que las energías en los diferentes puntos de control; Y1 & Y2, son totalmente diferentes y poseen una diferencia de ΔE.

16.0

Curva de Energia Especifica Y1, 14.777, 14.745 Energia Especifica

14.0

Profundiad de flujo(cm)



12.0

Recta 45°

10.0 Y1

8.0 6.0

Y2

4.0 2.0

Y2, 3.914, 1.83

ΔE

0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0

Energia Especifica(cm)

ΔE

Página 17 de 19

.

Según el siguiente grafico de curva de fuerza especifica se observó que en la sección de control; Y1 & Y2, hay una fuerza P ejercida por obstáculo.

Curva de Fuerza Especifica 16.0

Y1, 109.654, 14.745

14.0 Fuerza Especifi ca Y1

12.0

Profundiad de flujo(cm)



10.0 8.0

Y2 6.0 Fuerza P

4.0 Fuerza P

Y2, 9.301, 1.83

2.0 0.0

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0 110.0 120.0

Fuerza Especifica(cm²)



Se observó que al aplicar el principio de cantidad de movimiento para el flujo en transición no se cumplen todas las condiciones teóricas impuestas, por ejemplo, la suposición (iv) del numeral 8 no es del todo cierta debido a su comportamiento de F.G.V. en el borde del obstáculo, provoca un cambio de lámina de agua.



Se observó que la suposición (v) que no es del todo cierta ya que la lámina de agua en el punto de control 2 no es exactamente la crítica como la teoría lo asegura, aunque se puede considerar una buena aproximación ya que posee un error cercano al 30%, además tampoco está por encima de valor de Yc por lo que mantiene la condición de descarga libre. Se observó que un obstáculo lo suficientemente grande, genera un cambio en las

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condiciones del flujo con respecto al flujo aguas arriba(subcritico), disminuyendo la altura de la lámina de agua considerablemente y en un principio reduciendo la energía del sistema.  

Se observó que en gran proporción que al considerar la fuerza especifica como fuerza hidrostática está bastante lejos de las condiciones reales. Se observó de la tabla 5 que al verificar la ecuación de caudal unitario en función de la lámina de agua encima del obstáculo expresada en la ecuación 6 es una aproximación con un error

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. estimado del 29% , debido a que el flujo no posee del todo un comportamiento paralelo hasta el borde del obstáculo y cambia abruptamente como se supone.

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10.

CONCLUSIONES

11.

BIBLIOGRAFÍA

1. Rodríguez Díaz, H. A. (2001). Hidráulica Experimental (Primera Edición). Bogotá D.C., Colombia: Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. 2. Chow Ven Te (1994). Hidráulica de canales abiertos. Editorial McGraw Hill.