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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO FACULTAD DE INGEN

http://dicyg.fi-c.unam.mx/~labhidraulica Semestr

LA B O R A T O R I O D E HI D R U L I C AOBRAS HIDRULICAS

PRCTICA 2

OBRA DE EXCEDENCIA CON TANQUE AMORTIGUADOR

OBJETIVO

Analizar el funcionamiento hidrulico de una obra deexcedencia con tanque amortiguador.

ANTECEDENTES

Estructuras que componen una obra de excedenciaEnerga especfica, flujo gradualmente variado, salto

hidrulico y tanque amortiguadorControl del salto hidrulico a partir de un escaln ascendenteSimilitud geomtrica, cinemtica y dinmicaDESARROLLO1. Medir el nivel de la cresta NC, en m, establecer un gasto y

medir el nivel del aguaNSAen el vertedor triangular, en m.

NC =__________m NSA=__________m

2. Identificar las secciones mostradas en la figura 1. Meregistrar en la tabla 1 el nivel de fondo Nfy de la supelibre del aguaNS, en m, en cada seccin.

Tabla 1. Tirantes en la obra de excedencia

SeccinNf

mNs

my=NsNf

m0

1

2

3

4

56

7

8

9

10

11

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.15 0.25 0.5 0.5 0.5 0.58

P1P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9

0.35 0.7 0.5 0.7 0.15 0.15 0.15

NS

Nf

Acotaciones en m

SeccinCadenamientox, m

Tirantey, m

Velocidad V, m

Carga de velocidad ha, m

Energa especficaE, m

Carga totalH, m

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

S01

S02 = 0S03 = 0

Figura 1. Obra de excedencia con tanque amortiguador

LABORATORIO

DE HIDRAULICA

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MEMORIA DE CLCULO

1. Calcular el gasto Q, en m3/s, en el vertedor triangular2/5hCQ

dondeh carga sobre el vertedor, en m, CSA NNh

C coeficiente de descarga del vertedor, en m1/2/s

KgC

2tan215

8

g aceleracin de la gravedad, 9.81 m/s2 ngulo en el vrtice del vertedor triangular, 90 coeficiente de gasto, que depende de h y , segn la

figura 7.9 de la referencia 1 y 3K coeficiente que depende deB/hy , segn la figura

7.10 de la referencia 1 y 3B ancho del canal de llegada, 1.16 m

2. Obtener el tirante y1, al pie del cimacio en m, a partir deltirante medido del embalse. Considerar despreciable la

prdida de energa.

1100 EzE

10z desnivel entre 0 y 1, en m, 1010 ff NNz

E0 energa especfica en la seccin 0, en m,

000 fs NNE

b ancho del canal, 0.4mE1 energa especfica en la seccin 1, en m,

22

1

2

11g2 by

QyE

3. Determinar el tirante, en m, de 3 secciones y al inicio de lacurva vertical y5, desde el tirante obtenido en el incisoanterior, utilizando el mtodo estndar por pasos.

2

011

1 Fr

SSxyy f

ii

dondex distancia entre secciones ie i+1, en m.S01 pendiente de la plantilla, 0.006n coeficiente de rugosidad,0.013

Fr nmero de Froude medio,2

1 ii FrFr

Fr

fS pendiente de friccin media,2

1

ifif

f

SSS

gy

V

Fr ;

2

32

h

fAR

Qn

S

V velocidad media, en m/s V= Q/AA rea hidrulica, en m2 A= b yRh radio hidrulico, en m Rh=A/PP permetro mojado, en m P= b+ 2y

4. Disear la curva vertical de fondo al final del canal dedescarga, con la ecuacin de la curva parablica vertical

2cos2

26

2tan

g

Vd

XXY

dondeX, Y coordenadas ortogonales referidas a la planti

final del canal de descarga, en m. El eje Y dirhacia abajo.

ngulo de inclinacin del canal antes de la c0.3504

d tirante al final del canal de descarga en seccidespegue de la cada, d= y, obtenido en el i3, en m

V2/2g carga de velocidad de la seccin de despegu

mXm

Ym

0 00.02

0.25

x

y Figura 2. Orientacin de ejes

5. Obtener el tirante y6, en m, al pie de la curva verticpartir del tirante obtenido para la seccin 5. Considespreciable la prdida de energa.

6565 EEz 65z desnivel entre 5 y 6, en m, 6565 ff NNz

6. Calcular el tirante conjugado mayor y7, en m, del hidrulico. Considerar el tirante obtenido en el inanterior como el conjugado menor del salto hidrulico.

181

2

26

67 Fry

y

7. Determinar el tirante, en m, de 2 secciones y al inicicanal de salida y8, desde el 1.01 del tirante crtico deldel canal, a partir del mtodo estndar por pasos.

8. Obtener el tirantey8, en m, despus del escaln, a parttirante calculado y7 obtenido en el inciso 6. Considespreciable la prdida de energa.

8787 zEE

87z desnivel entre 7 y 8, en m, 8787 ff NNz

9. Comparar el tirante obtenido en el inciso anteriorobtenido en el inciso 7 y concluya al respecto.

10.Calcular la altura del escaln s, en m, con ayuddiagrama experimental de Forster y Skrinde de la figu

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con los tirantes y6 y y8medidos, compararla con 87z y

concluya al respecto.

11.Calcular la longitud del salto hidrulico Lj en m, con eltirante y8medido y la altura del escaln 87z , de acuerdo

con la expresin de Forster y Skrinde, compararla con 76L

del tanque del laboratorio y concluya al respecto. 8785 zyLj

12.Obtener los valores de ancho del canal, tirantes, gasto yvelocidades del prototipo a partir de los resultadosobtenidos en cada uno de los incisos 1 al 11 para una escalade lneasLe= _____

Lm

LpLe

Lp escala de lneas del prototipoLm escala de lneas del modelo

13.Dibujar el modelo de la obra de excedencia con tanqueamortiguador mostrado en la figura 1, en un plano de 0.6 m

por 0.9 m y a escala que contenga lo siguiente:

Corte longitudinal de la obra de excedencia, elegirescalas vertical y horizontal distintasa) Perfil de plantilla tabla 2, en color negro

b) Secciones de estudio, con lnea discontinuac) Superficie libre medida del agua, en color azuld) Superficie libre calculada del agua, en color verdee) Lnea de la energa, en color rojoTabla 2. Coordenadas de la plantilla del modeloSeccin X Y Seccin X Y

0 0.000 1.084 5 2.496 1.061

P1 0.150 1.084 P7 2.596 1.044

P2 0.166 1.157 P8 2.696 0.984P3 0.216 1.141 P9 2.796 0.954

P4 0.266 1.101 6 2.846 0.954

P5 0.316 1.078 7 3.546 0.954

P6 0.366 1.074 8 3.666 1.000

1 0.416 1.074 9 3.816 1.000

2 0.916 1.071 10 3.966 1.000

3 1.416 1.067 11 4.116 1.000

4 1.916 1.064

Cuadro resumen de valores calculados bajo el cortelongitudinal y referido a cada seccin de clculo,figura 1a) Cadenamiento,xen m

b) Tirante,yen mc) Velocidad, Ven m/sd) Carga de velocidad, ha, en me) Energa especfica,E, en mf) Carga total,H, en m

Cuadro resumena) Sealar el norte

b) Datos de proyecto (gasto, rugosidad, etc.)c) Nomenclatura (tipos de lnea, abreviaturas, etc.)d)Notas (pueden aparecer o no, para cualquier

informacin que considere necesaria)

El plano debe llevar margen, escala del dibujo, en casusar varias escalas escribir claramente cada una refericorte mostrado, cada corte deber llevar pie de figucada tabla encabezado, todas los valores deben l

unidades

Pie de plano de 0.20m por 0.15m, esquina infizquierdaa) Primer rengln, escudo de la facultad, esc

Laboratorio de Hidrulica y UNAMb) Segundo rengln, escribir Prctica LH02-20

Obra de Excedencia con Tanque Amortiguadorc) Tercer rengln, escribir Cdigo asignado, Ela

nombre completo del alumno y Escala de lasignada

d) Cuarto rengln, Revis nombre completoprofesor de laboratorio, Aprob nombre com

del profesor de teora, Evalu nombre completprofesor de laboratorio y Evaluacin dejar esen blanco.

Notas para el informe: se desarrollar detalladamente uno de los puntos de la memoria de clculo. Los clculoflujo gradualmente variado pueden reportarse en una tabla

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

1. Sotelo A., G. Hidrulica general, Vol. 1, Mxico, EdiLimusa, 1990.

2. Sotelo A., G. Hidrulica de canales. Mxico, FacultaIngeniera, UNAM, 2002

3. http://dicyg.fi-c.unam.mx:8080/labhidraulica, PrcticaVertedores, Laboratorio de Hidrulica Bsica, 2014.

CUESTIONARIO

1. Qu funcin tiene una obra de excedencia?2. Qu funcin tiene un tanque amortiguador?3. Qu funcin tiene el escaln ascendente al final del ta

amortiguador?4. Cul es la finalidad de analizar el perfil del agua en to

obra de excedencia?5. Cul es la importancia de la modelacin hidrulica?

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Figura 3. Salto hidrulico antes de un escaln brusco ascendente referencia 2. Forster y Skrinde

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