Download - practicas hidraulica II
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Laboratorio de Hidráulica
Hidráulica II Práctica No. 1, Pág. 1
PRÁCTICA No. 1
DISTRIBUCIÓN DE VELOCIDADES
EN UN CANAL
Objetivo:
Conocer la distribución de velocidades en la sección de un canal y determinar los
coeficientes de Coriolis y Boussinesq.
Antecedentes Teóricos:
1. Distribución de velocidad en un canal y
2. Coeficientes de Coriolis y Boussinesq.
Equipo:
1. Molinete
2. Cronómetro
3. Limnímetro
4. Regla metálica.
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Hidráulica II Práctica No. 1, Pág. 2
Diagrama:
B = 0.50 m.
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Hidráulica II Práctica No. 1, Pág. 3
Procedimiento:
1. Abrir la válvula que alimenta el canal hasta que tenga un tirante de
aproximadamente 0.30 m, esperar a que se establezca el flujo permanente.
2. Elegir una sección transversal, dividir el área hidráulica en 15 áreas elementales Ai
(figura anterior). Medir la velocidad en el centro de cada área elemental (Ai ) con el
molinete.
Reporte:
1. Obtener la velocidad para cada punto con la fórmula del molinete.
Vi = 0.71 N + 0.010
donde:
N: Número de revoluciones por segundo.
Vi: Velocidad en el área Ai en m/s.
2. β
A V
A V
i i*
*
3
3 i = 1, 2,...,15
A V
A V
i i*
*
2
2 i = 1, 2,...,15
V A V
A
i i* i = 1, 2,...,15
A = b * y Ai = 0.10 a
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Hidráulica II Práctica No. 1, Pág. 4
Cuadro Auxiliar:
PUNTO R T N Vi Ai Vi Ai Vi 2 Ai Vi
3
rev seg rev/s m/s m3/s m
4/s m
5/s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
SUMA
3. Comparar los valores de α y β con los propuestos por Kolupaila.
1 3 2
1
1
2 3
2
e e
e
eVmax
V
Grafica:
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Hidráulica II Práctica No. 1, Pág. 5
1. Dibujar a escala la distribución de velocidad en la sección transversal.
2. Dibujar la curva de distribución vertical por el eje del canal.
Nota.- Los dibujos deben presentarse en hojas cuadriculadas.
VelocidadCurva de la distribución vertical
de velocidades por el eje del
canal (puntos 3,8 y 13)
Y (profundidad)
Nomenclatura:
Concepto Unidades
a : Distancia igual al tirante dividido entre tres (y/3). m
b : Plantilla del canal. m
e : Constante utilizada en la fórmula de Kolupaila.
y : Tirante en el canal. m
A : Área hidráulica total. m2
Ai : Área elemental, porción igual a 1/15 del área total. m2
Vi : Velocidad media en cada área elemental. m/s
N : Número de revoluciones por segundo ( en el molinete). Rev/s
V : Velocidad media en el área hidráulica total. m/s
Vmax : Velocidad máxima calculada en las áreas elementales. m/s
α : Coeficiente de Coriolis ó de la energía.
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Hidráulica II Práctica No. 2, Pág. 1
PRÁCTICA No. 2
AFORO EN CAUCES
Objetivo:
Conocer el gasto que circula en un canal con el uso del Molinete.
Antecedentes Teóricos:
1. Métodos de aforo en cauces y
2. Molinete.
Equipo:
1. Molinete
2. Limnímetro
3. Cronómetro
4. Flexómetro
5. Regla metálica.
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Diagrama:
0.6
0.8
b/6
b/2
5b
/6
0.6
0.8
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Hidráulica II Práctica No. 2, Pág. 3
Procedimiento:
1. Abrir la válvula que alimenta el canal hasta que se tenga un tirante de
aproximadamente 0.20 m, esperar hasta que se establezca un flujo permanente.
2. Dividir el área hidráulica como se muestra en la (figura 1) y medir la velocidad con
el molinete en los puntos indicados. Tomar la lectura del limnímetro en el vertedor
auxiliar.
Reporte:
1. Obtener la velocidad en cada punto con la fórmula del Molinete.
Vi = 0.71 N + 0.010
donde:
N: Número de revoluciones por segundo
Vi: Velocidad en el área Ai en m/s
2. Obtener la velocidad media para cada una de las tres partes en que se dividió el área
total, de acuerdo con los siguientes criterios:
Primero:
a) La velocidad media será igual a la velocidad medida en el punto localizado a 0.6 veces el
tirante y. (a partir de la superficie libre del agua)
Vi = V0.6y
Segundo:
b) La velocidad media será igual a la semisuma de las velocidades medidas en los puntos
localizados a 0.2y y 0.8y (a partir de la superficie libre del agua).
Vi
y yV V
0 2 0 8
2
. .
3. Obtener el gasto para cada una de las 3 partes en que se dividió el área total (para
los dos criterios anteriores).
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Hidráulica II Práctica No. 2, Pág. 4
Q = V * A
A = b* y
3
i i i
i
4. Obtener el gasto total (para los dos criterios de velocidad media).
Q = Q + Q + Q1 2 3T
5. Obtener la velocidad media total (para los dos criterios).
VQ
A
A b* y
T
Cuadro Auxiliar:
PUNTO REV t N V V i Q i
seg rev/seg m/s m/s m3/s
2
1 Q T V
3 m3/s m/s
5
4
6
8
7
9
6. Obtener el gasto real con ayuda del vertedor auxiliar.
Q = 1.78 * L* H 1+ 0.56H
H + PR1.47
2
m3/seg
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Hidráulica II Práctica No. 2, Pág. 5
Donde:
L = 0.500 m.
P = 0.908 m.
H = LL - Origen
Origen =_______ m
7. Obtener la velocidad media.
V QRA
A = b * y
8. Comparar los resultados obtenidos.
Nomenclatura:
Concepto Unidades
b : Plantilla del canal. m
y : Tirante en el canal. m
A : Área hidráulica total. m2
Ai : Área elemental, porción igual a 1/3 del área total. m2
vi : Velocidad media en cada área elemental. m/s
N : Número de revoluciones por segundo (en el molinete). rev/s
V : Velocidad media en el área hidráulica total. m/s
QT : Gasto total. m3/s
QR : Gasto que pasa por el vertedor m3/s
L : Longitud de la cresta vertedora. m
LL : Lectura del limnímetro. m
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Hidráulica II Práctica No. 3, Pág. 1
PRÁCTICA No. 3
DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE
RUGOSIDAD DE MANNING EN UN CANAL
RECTANGULAR
Objetivo:
Observar las características del flujo uniforme y determinar el coeficiente de Rugosidad de
Manning para el canal de sección rectangular.
Antecedentes Teóricos:
1. Coeficiente de Rugosidad de Manning.
2. Procedimiento para determina el Coeficiente de Rugosidad de Manning.
Equipo:
1. Canal Rectangular y Rotámetro
2. Regla metálica
3. Flexómetro.
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Hidráulica II Práctica No. 3, Pág. 2
Diagrama:
Procedimiento:
1. Medir el ancho del canal (b), la pendiente que tiene el canal (So) y aplicar un gasto
cualquiera (Qi) para establecer un flujo uniforme en el canal, elegir una sección
transversal y medir el tirante normal (Yn) y el Gasto Uniforme (Qn) en el Rotámetro.
Con estos datos y la Fórmula de Manning, obtener el coeficiente de Rugosidad.
Realizar 5 ensayos.
Reporte:
1. Obtención del Coeficiente de Rugosidad de Manning, a partir del tirante normal y el
gasto uniforme.
Datos:
b =
So =
Yn
b
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Hidráulica II Práctica No. 3, Pág. 3
Determinar:
1 . - Yn = ?
2 . - LR = ?
Calcular:
Qn = LR = m3 / s
A = b * Yn
P = b + 2Yn
R = A / P
Qn = A R 2/3
So ½ / n
n = A R 2/3
So ½ / Qn
Cuadro Auxiliar:
Yn LR Qn A P R So n
ENSAYO m lpm m3/s m
2 m m
1
2
3
4
5
Comparar:
Comparar los resultados obtenidos con los indicados por la bibliografía para un canal
rectangular de paredes y fondo de acrílico.
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Nomenclatura:
Concepto Unidades
Yn : Tirante normal. m
A : Área hidráulica. m2
P : Perímetro mojado. m
R : Radio hidráulico. m
b : Ancho de plantilla. m
Qn : Gasto Normal m3/s
LR : Lectura del Rotámetro. lpm
n : Coeficiente de rugosidad.
So : Pendiente del canal.
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Hidráulica II Práctica No. 4, Pág. 1
PRÁCTICA No. 4
FLUJO UNIFORME
Objetivo:
Observar las características del flujo uniforme.
Antecedentes Teóricos:
3. Características del flujo uniforme
4. Fórmula de Manning.
Equipo:
4. Canal Rectangular y Rotámetro
5. Tubo de Prandtl
6. Regla metálica
7. Flexómetro.
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Hidráulica II Práctica No. 4, Pág. 2
Diagrama:
Yn
b
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Hidráulica II Práctica No. 4, Pág. 3
Procedimiento:
2. Aplicar un gasto cualquiera (Qi) y establecer un flujo uniforme en el canal, elegir una
sección transversal y medir el tirante normal (Yn) y la velocidad media (Vm), sabiendo
que ésta se presenta a una distancia de 0.4Yn del fondo, obtenerla con el tubo Prandtl.
Medir el ancho del canal (b) y la pendiente del canal (So).
Reporte:
2. Obtención teórica del tirante normal y velocidad media a partir del gasto obtenido con
el vertedor aforador, comparar estos resultados con los obtenidos experimentalmente.
Datos:
b =
n = (El valor obtenido en la práctica No. 3)
So =
a = 0.4 Y
Determinar:
1 . - Yn = ?
2 . - Qi = ?
Qi = A Vm = m3 / s
A = b Yn
V = 2ghvm
hv = N1 - N2
Cuadro Auxiliar:
Yn A N1 N2 hv Vm A Qi Qi
ENSAYO m M m m m m/s m2 m
3/s lps
1
2
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Hidráulica II Práctica No. 4, Pág. 4
3
Comprobar:
1. Qi = QR
Obtener el gasto (QR) con ayuda del Rotámetro del Canal Rectangular, compararlo con el
gasto que pasa por el canal ( Qi )
Cuadro Auxiliar:
No.
Ensayo
LR QR QR
lpm m3/s lps
1
2
3
Donde:
LR = Lectura del Rotámetro en lpm
2. Yni = Yn
Obtener a partir del gasto real (QR) el tirante normal. Comparar este valor con el tirante
medido en el laboratorio.
bYnA
YnbP 2
RA
P
32
2/1
RAR
So
n Q
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Cuadro Auxiliar:
No.
ENSAYO
QR Yn
m 3 / s m
1
2
3
Nomenclatura:
Concepto Unidades
Qi : Gasto ideal. m3/s
Yn : Tirante normal. m
A : Área hidráulica. m2
P : Perímetro mojado. m
R : Radio hidráulico. m
b : Ancho de plantilla. m
Vm : Velocidad media. m/s
N1 : Nivel de agua en el tubo de Prandtl. m
N2 : Nivel de agua en el tubo de Prandtl. m
a : Altura a la que se presenta la velocidad media. m
QR : Gasto Real. m3/s
LR : Lectura del Rotámetro. lpm
n : Coeficiente de rugosidad.
So : Pendiente del canal.
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Hidráulica II Práctica No. 5, Pág. 1
PRÁCTICA No. 5
ENERGÍA ESPECÍFICA
Objetivo:
Observar el cambio en el nivel de la superficie del agua cuando se presentan variaciones en la plantilla del
canal debido a un bloque de concreto.
Comparar el perfil del agua observado en el laboratorio con el obtenido de las gráficas Y - q.
Antecedentes Teóricos:
1. Flujo supercrítico
2. Flujo Subcrítico
3. Energía específica.
Equipo:
1. Flexómetro
2. Regla metálica
3. Limnímetro
4. Escalón de concreto.
Diagrama:
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Hidráulica II Práctica No. 5, Pág. 2
Procedimiento:
1. Colocar el bloque de concreto dentro del canal rectangular y abrir la válvula de alimentación y
esperar a que se forme un flujo permanente.
2. Tomar la lectura en el limnímetro del vertedor auxiliar, los tirantes Y1 y Y2 y la elevación Z.
Reporte:
1.- Calcular el gasto que pasa por el vertedor (QR )
Q LHH
H PsegR
178 1 0 561 47
23. . /. m
Donde:
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Hidráulica II Práctica No. 5, Pág. 3
L = 0.500 m.
P = 0.908 m.
H = LL - Origen
Origen = _________ m
2.- Calcular la energía específica en las secciones 1 y 2
E Yq
gY1 1
2
122
Donde:
VQ
A
R
1
A = b Y1
E2 = E1 - ∆Z
3.- Elaborar los gráficos de las curvas Y - q para las secciones 1 y 2.
E Yq
gYE cte
E Yq
gY
1 1
2
12 1
2 2
2
2
2
2 2
Para
Para E = cte
q = Q
b
b = 0.50 m
2
Gráfica:
Y1 Y2
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Hidráulica II Práctica No. 5, Pág. 4
q q
1. Dibujar el perfil del agua a partir de estas curvas uniendo los tirantes que corresponden al gasto
unitario obtenido a partir del gasto del vertedor (QR) medido en el laboratorio.
Nota.- Los gráficos deben presentarse en hojas cuadriculadas. Se debe indicar los datos obtenidos.
Nomenclatura:
Concepto Unidades
b : Ancho de plantilla. m
Y : Tirante normal. m
Z : Altura del escalón. m
QR : Gasto real. m3/s
L : Longitud de la cresta vertedora. m
H : Carga Hidráulica. m
LL : Lectura del limnímetro. m
P : Altura de la pantalla. m
q : Gasto unitario. (m3/s)/m
E : Energía específica. m
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Hidráulica II Práctica No. 6, Pág. 1
PRÁCTICA No. 6
REPRODUCCIÓN DEL SALTO
HIDRÁULICO AL PIE
Objetivo:
Reproducir y observar el salto hidráulico al PIE y comparar los resultados teóricos con los
obtenidos en el laboratorio.
Antecedentes Teóricos:
1. Salto Hidráulico
2. Tipo de Saltos Hidráulicos y causas que lo producen
3. Aplicación del Salto Hidráulico
Equipos:
1. Canal rectangular Rehbock
2. Vertedor aforador
3. Regla metálica
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Hidráulica II Práctica No. 6, Pág. 2
Diagrama:
Procedimiento:
1. Aplicar un gasto cualquiera que produzca un régimen supercrítico aguas abajo de la
compuerta. Con la compuerta de charnela producir un salto hidráulico lo más
equilibrado posible. Una vez logrado el salto medir todas las variables posibles.
(Tirantes conjugados, longitud del salto, etc.). Tomar la lectura en el limnímetro en
el vertedor de aforo.
Reporte:
1. Presentar cálculo teórico de las variables del salto a partir del gasto de aforo como
dato. Comparar los perfiles (El teórico con el obtenido en el laboratorio). Dibujar
los perfiles para Laboratorio y el calculado.
Datos:
b = 0.500 m.
CANAL REHBOCK (CORTE LONGITUDINAL). SALTO HIDRAULICO AL PIE.
VERTEDOR AUXILIAR
ORIGEN
CORTE A-A’ CORTE B-B’
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Hidráulica II Práctica No. 6, Pág. 3
n = 0.020
c = 0.60
P = 0.908 m.
L = 0.500 m.
Origen = _______ m
Obtener:
1.- ho = ?
2.- Y1 = ?
3.- (Y2) m = ?
4.- Lr = ?
5.- LL = ?
6.- Hc = ?
Calcular:
1.- QR = ?
Q LHH
H PR
178 1 0 561 47 2. . ( ).
m3/seg
QR =
Donde:
H = LL - Origen
2.- Y1 = ?
c = 0.60
Y1 = ho c
3.- V1 = ?
V11
Q
A
R
A1 = b Y1
4.- Y2 = ?
YY
F21
121 8 12
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Hidráulica II Práctica No. 6, Pág. 4
FV
gY1
1
1
5.- Ls = ?
Ls = 5 (Y2 - Y1)
6.- So = ? Condición Yn = Y2
SQ n
ARo
R
2 3
2
/
A = b Yn
R = A / P
P = b + 2 Yn
Nomenclatura:
Concepto Unidades
Y1 : Tirante conjugado menor (calculado.) m
Y2 : Tirante conjugado mayor (medido, calculado.) m
Yn : Tirante normal m
A : Área hidráulica m2
P : Perímetro mojado m
R : Radio hidráulico m
b : Ancho de la plantilla m
n : Coeficiente de rugosidad
c : Coeficiente de contracción
ho : Abertura de compuerta m
g : Aceleración de la gravedad m/s2
v : Velocidad media m/s
QR : Gasto que pasa por el vertedor (gasto real) m3/s
L : Longitud de cresta m
P : Altura de pantalla m
H : Carga hidráulica sobre el vertedor m
LL : Lectura del limnímetro m
So : Pendiente que debería tener el canal para que se presente Yn
Ls : Longitud calculada del salto m
Lr : Longitud real del salto medido en el Laboratorio m
Hc : Carga sobre la compuerta deslizable m
F : Número de Froude
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Hidráulica II Práctica No. 7, Pág. 1
PRÁCTICA No. 7
REPRODUCCIÓN DEL SALTO
HIDRÁULICO AHOGADO
Objetivo:
Reproducir y observar el salto hidráulico AHOGADO y comparar los resultados teóricos
con los obtenidos en el laboratorio. Dibujar el perfil del flujo obtenido en el Laboratorio y
el calculado para compararlo con un Salto Al Pie.
Antecedentes Teóricos:
4. Salto Hidráulico Ahogado
5. Aplicación del Salto Hidráulico Ahogado
Equipos:
4. Canal rectangular Rehbock
5. Vertedor aforador
6. Regla metálica
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Hidráulica II Práctica No. 7, Pág. 2
Diagrama:
Procedimiento:
1. Aplicar un gasto cualquiera que produzca un régimen supercrítico aguas abajo de la
compuerta deslizante; con la compuerta de charnela final establecer un salto
hidráulico ahogado. Una vez logrado el salto medir todas las variables posibles.
(Tirantes conjugados, longitud del salto, etc.). Tomar la lectura en el limnímetro en
el vertedor de aforo.
Reporte:
1. Presentar cálculo teórico de las variables del salto a partir del gasto de aforo como
dato.
VERTEDOR AUXILIAR
VERTEDOR AUXILIAR
COMPUERTA DE FONDO
AUXILIAR
COMPUERTA DE CHARNELA
ORIGEN
CORTE A-A’ CORTE B-B’
CANAL REHBOCK (CORTE LONGITUDINAL). SALTO HIDRAULICO AHOGADO
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Hidráulica II Práctica No. 7, Pág. 3
Datos:
b = 0.500 m
n = 0.020
c = 0.60
P = 0.908 m.
L = 0.500 m
Origen = _________ m.
Obtener:
1.- ho = ?
2.- (Y2 )m = ?
3.- LL = ?
4.- Hc = ?
Calcular:
1.- QR = ?
Q LHH
H Pm segR
178 1 0 561 47
23. . /.
QR =
Donde:
H = LL - Origen
2.- Y1 = ?
Y1 = ho c
3.- V1 = ?
V1 Q
A
R
A = b Y1
4.- Y2 = ?
YY
F21
12
21 8 1
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Hidráulica II Práctica No. 7, Pág. 4
FV
gY1
1
1
Comparar Y2 con (Y2 )m sabiendo que Y2 < (Y2 )m
Y2 < (Y2 )m
5.- So = ?
Condición Yn = (Y2 )m
SQ n
ARo
R
2 3
2
/
A= b Yn
P= b + 2 Yn
RA
P
Nomenclatura:
Concepto Unidades
Y2 : Tirante conjugado mayor calculado. m
(Y2)m : Tirante conjugado mayor medido m
Yn : Tirante normal m
A : Área hidráulica m2
P : Perímetro mojado m
R : Radio hidráulico m
b : Ancho de la plantilla m
n : Coeficiente de rugosidad
c : Coeficiente de contracción
ho : Abertura de compuerta m
g : Aceleración de la gravedad m/s2
V : Velocidad media m/s
QR : Gasto que pasa por el vertedor m3/s
L : Longitud de cresta m
P : Altura de pantalla m
H : Carga hidráulica sobre el vertedor m
LL : Lectura del limnímetro m
So : Pendiente que debería tener el canal para que se presentara Yn
Hc : Carga sobre la compuerta deslizable m
F : Número de Froude
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Hidráulica II Práctica No. 8, Pág. 1
PRÁCTICA No. 8
ESTUDIO DEL RÉGIMEN
GRADUALMENTE VARIADO
Objetivo:
Observar y determinar un perfil de Flujo Gradualmente Variado cuando se presenta un
cambio en el ancho de la plantilla del canal.
Antecedentes Teóricos:
1. Hipótesis básicas y ecuación dinámica del flujo gradualmente variado
2. Características y condiciones para que se presente este tipo de flujo
3. clasificación de los perfiles de flujo
4. Métodos de solución.
Equipo:
1. Canal Rectangular
2. Vertedor Aforador
3. Pantalla
4. Regla graduada y
5. Cinta metálica.
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Hidráulica II Práctica No. 8, Pág. 2
Diagrama:
Procedimiento:
1. Medir el ancho del canal y la pendiente. Ya instalada la sección de reducción de
ancho de la pantalla sobre el canal, aplicar un gasto que proporcione un
escurrimiento a través del canal para conformar un flujo gradualmente variado. Una
vez logrado esto, medir los tirantes del agua a cada 30 centímetros a partir de la
pantalla, hacia aguas arriba, hasta alcanzar el tirante conjugado mayor, medir
también la longitud del salto hidráulico y el tirante normal. Tomar la lectura del
Rotámetro para obtener el gasto en el canal.
Yi
b
Sección del canal.
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Hidráulica II Práctica No. 8, Pág. 3
Reporte:
1. Presentar cálculo teórico del perfil del flujo gradualmente variado, con base a datos
medidos (por el método de incrementos finitos). Calcular la longitud del salto
hidráulico.
2. Dibujar los perfiles medido en el Laboratorio (experimental) y el calculado
(teórico). El perfil teórico deberá calcularse para los mismos cadenamientos del
estudio experimental con el objeto de poder realizar una calibración de ellos
confiable.
Datos:
b = ?
So = ?
n = (El valor calculado en la práctica No.3).
Determinar:
1.- Y = ?
V = ?
Cuadro Auxiliar:
ESTACIÓN Y A QR QR V
M m2
m3
lps m/s
0+000
0+030
0+060
Y2
Yn
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Hidráulica II Práctica No. 8, Pág. 4
Calcular:
1.- QR = ?
QR = LR
donde:
LR = Lectura del Rotámetro
2.- Calculo del Perfil Formado:
Utilizar el Método de incrementos finitos.
a).- Cálculo del tirante normal (Teórico)
Ynt = ?
Q n
SAR
R
o1 2
2 3/
/
Ynt =
b) Cálculo del conjugado mayor y la longitud del salto (Sección Rectangular)
Y2 =?
1812
)(2 2
nm F
YnY
)(Yng
VF n
n
)(
YnbA
An
QVn
n
R
Y2 =
Ls = ?
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Hidráulica II Práctica No. 8, Pág. 5
Ls = 5 (Y2 - Yn )
c) Cálculo del perfil formado:
Método de Incrementos Finitos:
EST. Y A P R R2/3
V E Sfi Si x x
m m2
m m m2/3
m/s m m m
0+000
0+030
0+060
Y2t
Ynt
Del Yi al Y2t Flujo gradualmente variado
Del Y2t al Ynt Salto hidráulico
A = b *Y
YbP 2
RA
P
VQ
A
R
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Laboratorio de Hidráulica
Hidráulica II Práctica No. 8, Pág. 6
SS S
f
f f
1 2
2
E YV
g
2
2
xE E
S So f
2 1
Nomenclatura:
Concepto Unidades
b : Ancho de plantilla. m
n : Coeficiente de rugosidad.
So : Pendiente del canal.
V : Velocidad media. m/s
Yi : Tirante inicial. m
Yf : Tirante final. m
QR : Gasto que pasa por el vertedor (gasto real). m3/s
LR : Lectura del Rotámetro. lpm
x : Incremento de distancia. m
x : Distancia total del perfil desde el inicio hasta la estación 1. m
Ynt : Tirante normal teórico m
Y2t : Conjugado mayor teórico m
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Hidráulica II Práctica No. 9, Pág. 1
PRÁCTICA No. 9
REPRODUCCIÓN DEL SALTO
HIDRÁULICO BARRIDO
Objetivo:
Reproducir y observar el Salto Hidráulico Barrido. Comparar los resultados teóricos con los
obtenidos en el laboratorio.
Antecedentes Teóricos:
1. Salto Hidráulico Barrido
Equipo:
1. Canal rectangular Rehbock
2. Vertedor aforador
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3. Regla metálica
Diagrama:
Procedimiento:
1. Aplicar un gasto que produzca un régimen supercrítico aguas abajo de la compuerta
deslizante, y con la compuerta de charnela final producir un salto hidráulico barrido. Una
vez logrado el salto medir todas las variables. (Tirantes conjugados, longitud del salto,
longitud del FGV, etc.). Tomar la lectura en el limnímetro en el vertedor de aforo.
Reporte:
1. Presentar cálculo teórico de las variables del salto hidráulico a partir del gasto de aforo
como dato y compararlo con un Salto al Pie.
2. Comparar los perfiles (El experimental obtenido en el Laboratorio y el calculado con la
Teoría). Dibujar los perfiles del Laboratorio y el calculado.
CANAL REHBOCK (CORTE LONGITUDINAL). SALTO HIDRAULICO BARRIDO
VERTEDOR AUXILIAR
VERTEDOR
AUXILIAR COMPUERTA DE
FONDO AUXILIAR
COMPUERTA
DE
CHARNELA
ORIGEN
CORTE A-A’ CORTE B-B’
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Datos:
b=0.500 m.
n=0.020
L=0.500 m.
P=0.908 m.
Origen =
c = 0.60
Obtener:
1.- ho = ?
2.- Y1 = ?
3.- (Y1’)m = ?
4.- (Y2)m = ?
5.- Xm = ?
6.- Lr = ?
7.- LL = ?
8.- Hc = ?
Calcular:
1. QR = ?
Q LHH
H PR
178 1 0 561 47
2
. .. m seg3 /
QR =
Donde:
H = LL-Origen
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2. Y1 = ?
c = 0.60
Y1 = ho c
3. V1 = ?
V11
Q
A
R
A1=bY1
4. Y2 = ?
YY
F21
12
21 8 1
FV
gY1
1
1
Comparar Y2 con (Y2)m sabiendo que Y2 > (Y2)m
Y2 > (Y2)m
5. Y1’ =?
YY
Fm
12
22
21 8 1'
( )
FV
g Y m2
2
2
( )
6. Ls = ?
Ls = 5 ( (Y2)m - Y1 )
7. Xc = ?
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(Utilizar el método de incrementos finitos)
EST. Y A P R R2/3
V E Sfi Si x x
m m2
m m m2/3
m/s m m m
A = b *Y
YbP 2
RA
P
VQ
A
R
SS S
f
f f
1 2
2
E YV
g
2
2
xE E
S So f
2 1
8. So = ?
Condición Yn = (Y2)m
SQ
ARo
R
n2 3
2
/
A = b Yn
P = b+2 Yn
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R = A/P
Nomenclatura:
Concepto Unidades
Y1 : Tirante en la sección contracta calculado. m
Y1’ : Tirante conjugado menor calculado. m
(Y1’)m : Tirante conjugado menor medido. m
Y2 : Tirante conjugado mayor calculado. m
(Y2)m : Tirante conjugado mayor medido. m
Yn : Tirante normal. m
A : Área hidráulica. m2
P : Perímetro mojado. m
R : Radio hidráulico. m
b : Ancho de planilla. m
n : Coeficiente de rugosidad
c : Coeficiente de contracción.
Ho : Abertura de compuerta. m
g : Aceleración de la gravedad. m/s2
V : Velocidad media. m/s2
QR : Gasto que pasa por el vertedor. m3/s
L : Longitud de cresta. m
P : Altura de Pantalla. m
H : Carga hidráulica sobre el vertedor. m
L.L. : Lectura del limnímetro. m
So : Pendiente teórica que debería tener el canal para que se presentara Yn.
Ls : Longitud del salto. m
Lr : Longitud real del salto. m
Hc : Carga sobre la compuerta deslizable. m
F : Número Froude.
Xc : Longitud del flujo Gradualmente Variado (calculado). m
Xm : Longitud del flujo Gradualmente Variado (medido). m
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PRÁCTICA NO. 10
DEMOSTRACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO
DE LA TURBINA PELTON
Objetivo:
Analizar el comportamiento de una Turbina Pelton en operación y construir sus curvas características de
rendimiento y potencia.
Antecedentes teóricos:
1. Principio de las máquinas hidráulicas.
2. Característica y funcionamiento de la Turbina Hidráulica Pelton
Equipo:
1. Banco hidráulico básico.
2. Turbina Pelton modelo de aproximadamente 5.6 w para Q =40 lt/min y presión de descarga de 2 mca
con velocidad de rotación de 500 rpm
3. Tobera (válvula de aguja) diámetro de boquilla 10 mm.
4. Impulsor (alabe) con diámetro exterior = 133 mm; ancho = 34 mm; número de alabes = 14.
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5. Balanza de resorte fija al freno de cinto.
6. Manómetro tipo Bourdón.
7. Dinamómetro simple de fricción.
8. Tacómetro.
Diagrama:
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Procedimiento:
1. Poner en funcionamiento la bomba que se encuentra integrada en el banco hidráulico
básico.
2. Mediante la tobera regulable de aguja establecer el funcionamiento (rpm) de la Rueda de
Pelton.
3. Para las condiciones establecidas en el inciso anterior determinar.
a).- Gasto hidráulico mediante el dispositivo de aforo del banco hidráulico básico.
b).- Revoluciones por minuto de la Rueda Pelton por medio del tacómetro de no contacto.
c).- La presión hidráulica a la entrada de la tobera a través del manómetro de Bourdón.
d).- La fuerza que por fricción trasmite la Rueda Pelton al freno de cinta por medio del
dinamómetro simple de fricción.
4. Repetir el ensayo para cuando menos 5 condiciones diferentes de funcionamiento de la
Rueda Pelton por medio de la tobera regulable y para cada condición determinar lo ya
establecido en el inciso anterior.
Reporte:
Tomando en consideración que la válvula de aguja trasfiere la energía de presión en energía cinética, la cual a
través del rodete se transforma en energía mecánica. Es así como la energía hidráulica del fluido se convierte
en energía mecánica., por lo tanto:
La potencia neta ( netap ) suministrada al rodete viene dada por:
76
Nneta
Q Hp
(HP)
NH Es la carga por la presión del agua a la entrada de la tobera más la carga por velocidad a la entrada
de la tobera.
g
vPH ee
N2
2
Donde:
eP : es la presión del agua en el manómetro a la entrada de la tobera.
ev : es la velocidad del agua a la entrada de la tobera y es igual a
e
eA
QV
La potencia al eje es la potencia suministrada por la rueda ( ejeP ), la cual viene dada por
( )
76eje
T wP ;
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T y w son respectivamente el par y la velocidad producidos por la rueda.
( )T F r ,
Donde F es la fuerza medida en el dinamómetro durante el ensayo.
r es el radio del eje de la rueda.
2( )
60
Nw
)(
seg
rad, N son las rpm.
2( ) ( )
76eje
N F rP
.
El rendimiento del sistema en conjunto t viene dado por la relación de la potencia al eje entre la potencia
neta.
neta
eje
tP
P
Cuadro Auxiliar:
Ensayo
No. )/(
3 sm
Q
)/(
2mkgf
Pe
( )
F
kgf )(
rpm
N
)/(
sm
ve
)(m
H N
)(HP
Pneta
)(HP
Peje (%)
1
2
3
4
5
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Graficar: Elaborar el gráfico de NH contra Q y su respectivo rendimiento.
Nomenclatura:
Concepto Unidades
netap : La potencia neta. HP
NH : Carga hidráulica a la entrada de la tobera. m
Q : Gasto de operación de la rueda. m3/s
ejeP : La potencia al eje. HP
T : Par producido por la rueda. Kgf-m
w : Velocidad de la rueda Pelton. rad/s
F : Fuerza del par sobre el dinamómetro. Kgf
r : Radio del eje de la rueda. m
N : Revoluciones por minuto de la rueda.
t : Rendimiento del sistema en conjunto.
NH
Q