energia en hidraulica

7/23/2019 Energia en hidraulica

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UniversidadAutnoma deChiapas

Facultad de Ingeniera Campus 1

Reporte de cambio de energa,fujo crtico sub crtico s!percrtico

"utor# $r% &artn $agoberto&undo &olina

'to (emestre )rupo C

Carlos *duardo *nciso Rojas

&ariela $aran Rom+n *spino

arlo Alberto -alome.ue *spinosa


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Introduccin

A lo largo de esta secuencia de documentos, se han visto

conceptos undamentales de los canales en hidr+ulica a seanelementos geom4tricos, elementos hidr+ulicos, caudal, velocidad, etc%Cosa .ue estos conceptos derivan a un t4rmino ingenieril mu hablado.ue es la energa% )racias a la energa podremos conocer el fujo crtico,sub crtico s!per crtico lo cual conllevan a decisiones importantes% *neste documento el lector podr+ comprender la energa su importanciade esta en canales a super5cie libre

Objetivo

Anali6ar la energa derivada de los conceptos b+sicos para encontrar losregmenes de fujo es.uemati6arlos%

Marco Terico

Canal Arti5cial# son todos a.uellos construidos o desarrollados mediante

el esuer6o del hombre

Canal abierto# A.uel canal el cual la super5cie del agua est+ en contactocon la atmsera

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Canal cerrado# Canal el cual la super5cie del agua se encuentra aislado ala atmosera en contacto con el mismo canal 8por ejemplo tuberas9

*lementos )eom4tricos de los canales

)asto 8:9# *s el volumen de agua .ue pasa enla seccin transversal del canal en la unidad detiempo, se e;presa en melocidad media 8>9# *s con la .ue el aguafue en el canal, e;presado en m=s%

Factor de seccin para el c+lculo de fujo crtico# *s el producto del +reamojada la ra6 cuadrada de la proundidad

hidr+ulica%

"irante 8d9# *s la distancia perpendicular a laplantilla, medida desde el punto m+s bajo de laseccin hasta la super5cie libre del agua% *s decir,es normal a la coordenada ;%

Ancho super5cial 8"9# *s el ancho de la super5cielibre del agua

-ermetro mojado 8-9# *s la longitud - de la lneade contacto entre el agua las paredes del canal,es decir, no inclue a la super5cie libre%

Radio hidr+ulico 8Rh9# *s el cociente Rh del +reahidr+ulica el permetro mojado R? A=- 8mts9

"alud 869# *s la inclinacin de las paredes de laseccin transversal corresponde a la distancia

hori6ontal 6 recorrida desde un punto sobre la pared, para ascender launidad de longitud a otro punto sobre la misma, generalmente see;presa 1# 6%

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@rea )eom4trica# *s el +rea de la seccin transversal el cual el canalposee

(eccin trape6oidal# (e usa en canales de tierra debido a .ue

proveen las pendientes necesarias para estabilidad, en canalesrevestidos% (eccin rectangular# $ebido a .ue el rect+ngulo tiene lados

verticales, por lo general se utili6a para canales construidos conmateriales estables, acueductos de madera, para canalese;cavados en roca para canales revestidos%

(eccin triangular# (e usa para cunetas revestidas en lascarreteras, tambi4n en canalesde tierra pe.ueos,undamentalmente por acilidadde tra6o% "ambi4n se emplean

revestidas, como alcantarillas delas carreteras%

(eccin parablica# (e emplea enalgunas ocasiones para canalesrevestidos es la orma .uetoman apro;imadamente muchoscanales naturales canalesviejos de tierra

(eccin circular# *l crculo es laseccin m+s com!n paraalcantarillados alcantarillas detamaos pe.ueo mediano%

(eccin parablica# (e usancom!nmente para alcantarillas estructuras hidr+ulicasimportantes%

@rea hidr+ulica 8Ah9# *s el +rea Aocupada por el fujo en la seccin delcanal

-endiente 8s9# *s la pendiente longitudinal de la rasante del canal

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$onde# ? tirante de agua, altura .ue el agua ad.uiere en la seccintransversal

b ? base del canal o ancho de solera" ? espejo de agua o super5cie libre de agua

? proundidad total del canalD ? borde libre C ? ancho de corona E ? +ngulo de inclinacin de las paredes laterales con la hori6ontal

Vertedero hidrulico*l vertedero hidr+ulico o aliviadero es una estructura hidr+ulicadestinada a propiciar el pase, libre o controlado, del agua en losescurrimientos super5ciales, siendo el aliviadero en e;clusiva para eldesage no por la medicin% *;isten diversos tipos seg!n la orma uso .ue se haga de ellos, a veces la orma controlada otras veces

como medida de seguridad en caso de tormentas en presas%

- + g i n a G 2 13

H

/bst+culo o posible vertedero


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Vertedero como elemento decanalJos vertederos se usan

conjuntamente con las compuertaspara mantener un rio navegable o para proveer del nivel necesario a lanavegacin% *n este caso, el vertedero est+ construidosigni5cativamente m+s largo .ue el ancho del rio, ormando una KuL ohaciendo diagonales, perpendicularmente al paso%$ado .ue el vertedero es la parte donde el agua se desborda, unvertedero largo permite pasar una maor cantidad de agua con unpe.ueo incremento en la proundidad de derrame% *sto se hace con el5n de minimi6ar las fuctuaciones en el nivel de ros aguas arriba%Jos vertederos permiten a los hidrlogos un m4todo simple para medirel caudal en fujos de agua% Conocida la geometra de la 6ona alta del

vertedero, se conoce .ue el l.uido pasa de r4gimen lento a r+pido encima del vertedero de pared gruesa, el agua adopta el calado crtico%

Materiales

1 0omba hidr+ulica < litros de gasolina

M metro de hule de Ncm de ancho 1 cinta tefn 7 mangueras hidr+ulicas 1 tambo 8capacidad GOOlts9 7 tripies niveladores 1 nivel Canal de agua

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Cambio de tirante velocidad


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Cinta m4trica 8Gmts9 "empori6ador Cubeta de 1O litros /bst+culo hidr+ulico

Procedimiento

(e designa un lugar de trabajo en el cual esdonde se montar+ el sistema, por consiguientedonde se llevaran todos los materiales%Inicialmente se ensamblan los tripies al canal,cercior+ndose .ue los ganchos aseguren el canal%(i el canal se encuentra sucio, se re.uiere unalimpie6a para proteger la bomba% (e colocanpiedras en la entrada del agua del canal, esto espara controlar la uer6a de propulsin del chorro%

-osteriormente,

se coloca eltambojustamente abajodel desogue del canal, el cual, va a seralimentado con la salida del agua delcanal% *nseguida, se instalan lasmangueras, poniendo 1 manguera

conectada desde el tambo a la bomba, .ue es el .ue va a alimentar labomba, de la bomba al canal% -ara este paso, es altamenterecomendado asegurar los ensambles de las mangueras con cinta tefnpara reducir notablemente las posibilidades de uga de agua% "erminado

esto, se asegura .ue el tambo este completamente conectada sinninguna uga se procede a llenarlo de agua , a continuacin, seenciende la bomba para alimentar el canal%-ara encender la bomba#

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(e vierten los litros necesarios de gasolina 87=7gX *n esta seccin se presenta una deduccin del por.ueel plano inclinado si infue en los c+lculos%

(uponiendo .ue el canal trabajado contiene agua pero esta se encuentraen completo reposo, dibujamos el diagrama de uer6as e;istentes, elcual, !nicamente act!a la uer6a de su propio peso

&+s sin embargo, si el plano hori6ontal de reerencia seinclina a una inclinacin Y, la uer6a de gravedad de su propio peso delagua actuar+ en 7 componentes, representando de la siguiente manerael diagrama de uer6as%

- + g i n a 1G 2 13

Fg?m

cos

Fgsen


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-or lo .ue podemos concluir .ue el peso del agua tendr+ un componenteen el eje ;, el cual se suma con la velocidad del agua aumentando lavelocidad total .ue, junto con el cambio de tirante de a cosY,resultan infuendo en la ecuacin de la energa

Procedimiento con inclinacin

Resultados obtenidos

t=4.17+4.36+4.09 s

3=4.2 s , Q=

5 l

4.2s=1.19x103

m3

s , Ah=$ (.09m)

'=1.19x10

3 m3

s

.09m =.0132

m2

s

v=Q

A, v1=

1.19x 103m

3

s

1.08x103

m2 =1.1

m

s , v2=

1.19x 103m

3

s

.01368m2 =.0869

m

s

- + g i n a 1' 2 13

FgcosY

Fg?m


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.0132m

2

s2

$c=3

'

2

= 3

$ Q v $c

.012m

1.19x 103 m

3

s

1.1m

s .026

m

.152m 1.19x 103 m

3

s.0869

m

s .026m

Conclusin

*n visto a los resultados obtenidos, se pudo comprobar las ecuacionesundamentales de la hidr+ulica, demostrando .ue son undamentalespara el diseo de canales, vertederos, accesorios, etc%

iblio!ra"#a

(/"*J/ @vila, )ilberto% $idrulica de canales%&4;ico, UZA&, Facultad deIngeniera, 7OO7, N


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C/[, >enD"e% $idrulica de canales abiertos%Colombia, UZC, *d% &c%)ra\ ill, 133B

http#==\\\%ingenierocivilino%com=7O1O=O7=elementosDgeometricosDdeDlaDseccion%html

http#==civilgee]s%com=7O1O=11=1O=conceptosDDelementosDdeDunDcanal=

http#==\\\%conagua%gob%m;=C/ZA)UAOP=Zoticias=vertedores%pd

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