coeficientes de energia y momentum buenisismo

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  • 7/25/2019 Coeficientes de Energia y Momentum Buenisismo

    1/22

    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    COEFICIENTES DE ENERGIA Y MOMENTUM (Coriolis yBoussinesq)

    1.OB!ETI"OS#

    OB!ETI"O GENERA$

    El objetivo general de la presente prctica es:

    Analiar ! co"prender el co"porta"iento de los coe#cientes de energ$a !"o"entu" %Coriolis ! &oussines'( en la velocidad en los canales)

    OB!ETI"OS ES%EC&FICOSLos objetivos espec$#cos de la presente prctica son:

    Estudiar la distribuci*n de velocidades 'ue se produce en la secci*n

    transversal de un canal) Calcular el gasto 'ue circula por el canal "ediante el "+todo rea

    velocidad) ,eter"inar los coe#cientes de coriolis ! boussines') Co"parar los valores de los coe#cientes obtenidos con la teor$a) ,ibujar las isotacas)

    '.FUNDAMENTO TEORICO#

    '.1 %RINCI%IO DE ENERGIA

    '.1.1 ENERGIA DE F$U!O EN CANA$ES ABIERTOSEn idrulica ele"ental se sabe 'ue la energ$a total del agua en cual'uier

    l$nea de corriente 'ue pasa a trav+s de una secci*n de canal. puede

    e/presarse co"o la altura total en "etros. pies. de agua 'ue es igual a la

    su"a de elevaci*n por enci"a del nivel de re0erencia. la altura de presi*n

    ! la altura de velocidad)

    1V1

    2

    2g

    1

    V22

    2g

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    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    !cos !2cos

    Done#*#Altura de posici*n o elevaci*n por enci"a del plano de re0erencia

    # 4ro0undidad por debajo de la super#cie del agua# pendiente del canal

    V

    2

    2g: Altura de velocidad

    En general cada l$nea de corriente 'ue pasa a trav+s de una secci*n decanal tendr una altura de velocidad di0erente. debido a la distribuci*n no

    uni0or"e de velocidades en ujos reales)

    6olo en un ujo paralelo ideal con distribuci*n uni0or"e de velocidades la

    altura de velocidad puede ser id+ntica para todos los puntos de la secci*n

    transversal)

    En el caso del ujo gradual"ente variado. sin e"bargo para prop*sitos

    prcticos. puede suponerse 'ue las alturas de velocidad para todos los

    puntos de la secci*n del canal son iguales ! con el #n de tener en cuenta

    la distribuci*n no uni0or"e de velocidades. puede utiliarse el coe#cientede energ$a para corregir ese e0ecto)

    Luego la energ$a total en la secci*n del canal es:

    En el caso 'ue 7 89 entonces ! d

    Entonces:

    4araun ujo uni0or"e 6o 6; 60 sen

    Aplicando la ecuaci*n de &ernoulli entre ! 2:

    2

    H < d cos < 1

    V

    2

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    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    =< dcos < 1V

    2

    2 g =2< d2cos < 12V

    2

    2 g < 0 - 2

    6i: + ,- /-

    =< !< 1V

    2

    2 g =2< !2< 12V

    2

    2 g < 0 > 2

    6i: 01 2 ' + , 31 4 3'

    Ecuaci*n de Energ$a

    oEcuaci*n de &ernoulli'.1.' ENERGIA ES%ECIFICA 5E6

    La energ$a espec$#ca en una secci*n nor"al de una conducci*n libre elvalor de la carga total. cuando el datu" o nivel de re0erencia coincide conel 0ondo de la conducci*n de dica secci*n de "odo:

    E d cos < 1V

    2

    2 g

    4ara un canal con pendiente /- 3 4 1

    E ! < V

    2

    2 g

    La energ$a especi#ca se interpreta gr#ca"ente as$ considerando la

    pendiente del canal cero o "u! pe'ue?a)

    L$nea de Energ$a

    1V1

    2

    2g

    E

    3

    = < re? e l? @oHuer? A#B.B52

    "N

    TeHer?ur? el AKu? # 5

    C

    EHerien@i?

    %rouni? e@ir@ul?@in

    N y ()

    1 B.2B2

    ' B.3BK

    TAB$A DE OBSER"ACIONES

    "eri@?l N

    Dis?n@i? %?re()

    1 ' 7 8 9

    B.B8 B.D B.3 B.2 B.5

    E%ERIENCIA N1

    %rouni?

    "elo@i? @on el olinee (s) en l? "eri@?l N

    1 ' 7 8 9B.2 ! B.3 B. B. B.3 B.8 B.3 B.2 B. B.38 B.3D

  • 7/25/2019 Coeficientes de Energia y Momentum Buenisismo

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    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    B B 3 BB. B.3 B. B.3D B.3D

    B.3K B.5 B.3 B. B.

    B.D !

    B.3DB.3

    JB

    B.3KB.3D

    J

    B.3K

    B.3KJ

    B.B.B

    B

    B.33B.3

    JB.38 B.38 B. B. B.3K

    B.3J B. B.3K B.3K B.32

    E%ERIENCIA N'

    %rouni?

    "elo@i? @on el olinee (s) en l? "eri@?l N1 ' 7 8 9

    ,=' yB.32

    B.3B3

    B.3B.3B

    B

    B.3

    B.2KJ

    B.2KB.2K

    3

    B.2JB.2J

    BB.3 B.2K B.2D B.2D B.28

    B.2K B.3 B.3 B.3 B.2D

    ,=/ yB.23

    B.22B

    B.2DB.2J

    3

    B.2J

    B.28B

    B.23B.2

    3

    B.25B.23

    JB.22 B.28 B.28 B.25 B.23

    B.2 B.2D B.25 B.25 B.23

    ,=P yB.23

    B.22B

    B.2JB.28

    B

    B.23

    B.23

    B.2B.2

    3

    B.23B.2

    BB.2 B.28 B.22 B.25 B.2

    B.K B.25 B.K B.2 B.25

    CQl@ulos#

    EHerien@i? 1#>re? To?l el C?n?l#

    A=Ly

    A=0,6m0,202m

    A=0,1212m2

    "eri@?l 1#

    "elo@i? Mei?#

    vmedia (i)=Vi (0,2y)+Vi(0,8y)

    2

    2

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    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    vmedia (1)=0,410

    m

    s+0,370

    m

    s

    2

    vmedia (1)=0,390m

    s

    G?so Eleen?l#

    q=vmedia (i)y

    q=0,390m

    s0,202m

    q=0,079m

    2

    s

    >re? %?r@i?l el C?n?l#

    A i=liy

    A1=0,12m0,202m

    A1=0,02424m2

    C?u?l (%r?@i@o)#

    Q=v A

    Q=0,390m

    s0,02424m2

    Q=0,001909m

    3

    s

    "elo@i? Mei? e l? Se@@in#

    3

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    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    Vmedia(seccion)=vmedia(1)+vmedia(2)+vmedia(3 )+vmedia(4 )+vmedia(5 )

    5

    Vmedia(seccion)=0,390

    m

    s+0,408

    m

    s+0,420

    m

    s+0,407

    m

    s+0,363

    m

    s

    5

    Vmedia(seccion)=0,398m

    s

    CoeJ@iene e Coriolis#

    = v3 A

    V3A

    =0,007677016

    0,007621846

    =1,007

    CoeJ@iene e Boussinesq#

    = v2 A

    V2A

    =0,01921323

    0,01916642

    =1,002

    C?u?l (Teri@o)#

    EHerien@i? '#

  • 7/25/2019 Coeficientes de Energia y Momentum Buenisismo

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    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    >re? To?l el C?n?l#

    A=Ly

    A=0,6m0,309m

    A=0,1854m2

    "eri@?l 1#

    "elo@i? Mei?#

    vmedia (i)=Vi (0,2y)+2Vi (0,6 y )+Vi (0,8y)

    4

    vmedia (1)=0,303

    m

    s+2(0,220

    m

    s)+0,220

    m

    s

    4

    vmedia (1)=0,241m

    s

    G?so Eleen?l#

    q=vmedia (i)y

    q=0,241m

    s0,309m

    q=0,074m

    2

    s

    >re? %?r@i?l el C?n?l#

    A i=liy

    A1=0,12m0,309m

    5

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    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    A1=0,03708m2

    C?u?l (%r?@i@o)#

    Q=v A

    Q=0,241m

    s0,03708m2

    Q=0,0089m

    3

    s

    "elo@i? Mei? e l? Se@@in#

    Vmedia(seccion)=vmedia(1)+vmedia(2)+vmedia(3 )+vmedia(4 )+vmedia(5 )

    5

    Vmedia(seccion)=0,241

    m

    s+0,277

    m

    s+0,258

    m

    s+0,256

    m

    s+0,246

    m

    s

    5

    Vmedia(seccion)=0,255ms

    CoeJ@iene e Coriolis#

    = v3 A

    V3A

    =0,003108076

    0,003086258

    =1,007

    CoeJ@iene e Boussinesq#

    8

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    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    = v2 A

    V2A

    =0,0121153750,012087174

    =1,002

    C?u?l (Teri@o)#

    /.ANA$ISIS DE RESU$TADOS#

    A&LA ,E ME6LA,O6

    E%ERIENCIA N 1"eri@?l N 1 ' 7 8 9

    "elo@i? ei? (s) B.3KB B.BD B.2B B.BJ B.383G?so eleen?l (q) s B.BJK B.BD2 B.BD5 B.BD2 B.BJ3

    "eri@?l >re?"el.

    Mei?

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    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    "elo@i? Mei?e l? Se@@in (")

    (s)

    >re?To?l A

    ()" " "A "A

    B.3KD B.22 B.5D B.B82K B.BK2 B.BBJ8

    CoeJ@iene eCoriolis .BBJ2

    CoeJ@iene eBoussinesq .BB2

    E%ERIENCIA N '"eri@?l N 1 ' 7 8 9

    "elo@i? ei? (s) B.2 B.2JJ B.25D B.258 B.28G?so eleen?l (q) s B.BJ B.BD5 B.BDB B.BJK B.BJ8

    "eri@?l >re?"el.

    Mei?

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    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    CoeJ@iene eBoussinesq .BB23

    B B) B)2 B)3 B)C B)5 B)8

    B)B85

    B)BJB

    B)BJ5

    B)BDB

    B)BD5

    B)BKB

    G?so eleCen?l Is. Dis?n@i? e l? H?re

    Dis?n@i? e l? %?re (C)

    G?so EleCen?l (q) (CROs)

    B B) B)2 B)3 B)C B)5 B)8

    B)B85

    B)BJB

    B)BJ5

    B)BDB

    B)BD5

    B)BKBG?so eleCen?l Is. Dis?n@i? e l? H?re

    Dis?n@i? e l? %?re (C)

    G?so EleCen?l (q) (CROs

    AnQlisis e resul?os

    K

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    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    V.CONC$USIONES Y RECOMENDACIONES#

    Las conclusiones de la presente prctica son las siguientes:

    RECOMENDACIONES.

    P.BIB$OGRAFIA#

    Los libros consultados para la realiaci*n de esta prctica 0ueron:

    Fanual del Laboratorio de Hidrulica del ,r Ernesto Garc$a M)

    Fecnica de los uidos e idrulica PMonald ) GilesQ Hidrulica de Canales PF/i"o ill*nQ Fecnica de los uidos P@ranciniQ &iblioteca irtual Encarta

    INDICE

    1.OB!ETI"OS.WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW............

    .... 1

    OB!ETI"OGENERA$WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW 1

    OB!ETI"OSES%EC&FICOSWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW. 1

    '.FUNDAMENTO TEORICO.WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW. 1

    '.1 %RINCI%IO DE ENERGIAWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW.. 1

    2B

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    Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5

    '.1.1 ENERGIA DE F$U!O EN CANA$ESABIERTOSWWWWWWWWWWWWWWWWWWW.. 1

    '.1.' ENERGIA ES%ECIFICA

    5E6WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW. 7

    '.1.7 "ARIACIONDE $A "E$OCIDAD EN UNA SECCIONTRANS"ERSA$WWWWWWW. 7

    '.1.8 MEDICION DE $A "E$OCIDADWWWWWWWWWWWWWWW..WWWWWWWWWWWW 8

    '.1.9 COEFICIENTE DE DISTRIBUCION DE"E$OCIDADWWWWWWWWWWWWWWWWW. 9

    '.' %RINCI%IO DEMOMENTUMWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW.

    9

    '.'.1 MOMENTUM DE$ F$U!O EN CANA$ESABIERTOSWWWWWWWWWWWWWWWW. 9

    7.A%ARATOS= INSTRUMENTOS Y MATERIA$ES UTI$I*ADOS#WWWWWWWWWWWWW /

    8. %ROCEDIMIENTO DE $A%R>CTICAWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW.. X

    9. DATOS= OBSER"ACIONES Y CA$CU$OSWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW. 1,

    /.ANA$ISIS DERESU$TADOSWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW.. 19

    V.CONC$USIONES Y RECOMENDACIONESWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW. 1X

    P.BIB$OGRAFIAWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW. ',

    2

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