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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$nea de corriente 'ue pasa a trav+s de una secci*n de canal. puede
e/presarse co"o la altura total en "etros. pies. de agua 'ue es igual a la
su"a de elevaci*n por enci"a del nivel de re0erencia. la altura de presi*n
! la altura de velocidad)
1V1
2
2g
1
V22
2g
-
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!cos !2cos
Done#*#Altura de posici*n o elevaci*n por enci"a del plano de re0erencia
# 4ro0undidad por debajo de la super#cie del agua# pendiente del canal
V
2
2g: Altura de velocidad
En general cada l$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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=< 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
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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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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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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? '#
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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$TADOS#
A&LA ,E ME6LA,O6
E%ERIENCIA N 1"eri@?l N 1 ' 7 8 9
"elo@i? ei? (s) B.3KB B.BD B.2B B.BJ B.383G?so eleen?l (q) s B.BJK B.BD2 B.BD5 B.BD2 B.BJ3
"eri@?l >re?"el.
Mei?
-
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Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5
"elo@i? Mei?e l? Se@@in (")
(s)
>re?To?l A
()" " "A "A
B.3KD B.22 B.5D B.B82K B.BK2 B.BBJ8
CoeJ@iene eCoriolis .BBJ2
CoeJ@iene eBoussinesq .BB2
E%ERIENCIA N '"eri@?l N 1 ' 7 8 9
"elo@i? ei? (s) B.2 B.2JJ B.25D B.258 B.28G?so eleen?l (q) s B.BJ B.BD5 B.BDB B.BJK B.BJ8
"eri@?l >re?"el.
Mei?
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Laboratorio de Hidrulica II Civ- 322Grupo 5
CoeJ@iene eBoussinesq .BB23
B B) B)2 B)3 B)C B)5 B)8
B)B85
B)BJB
B)BJ5
B)BDB
B)BD5
B)BKB
G?so eleCen?l Is. Dis?n@i? e l? H?re
Dis?n@i? e l? %?re (C)
G?so EleCen?l (q) (CROs)
B B) B)2 B)3 B)C B)5 B)8
B)B85
B)BJB
B)BJ5
B)BDB
B)BD5
B)BKBG?so eleCen?l Is. Dis?n@i? e l? H?re
Dis?n@i? e l? %?re (C)
G?so EleCen?l (q) (CROs
AnQlisis e resul?os
K
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V.CONC$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$WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW 1
OB!ETI"OSES%EC&FICOSWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW. 1
'.FUNDAMENTO TEORICO.WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW. 1
'.1 %RINCI%IO DE ENERGIAWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW.. 1
2B
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'.1.1 ENERGIA DE F$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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