UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA

DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

PRÁCTICA #1: “ENERGÍA ESPECÍFICA”MEMORIA DE CÁLCULO

Transición vertical ascendente1. Para los tirantes medidos en las tres secciones, determinar: área hidráulica (A, en m2), perímetro mojado (P, en m), radio hidráulico (Rh, en m), ancho de la superficie libre del agua (T, en m), tirante medio (Y, en m), velocidad media (V, en m/s), carga de velocidad (ha, en m), energía específica (E, en m), energía total (H, en m) considerando el nivel de fondo de la sección 1 como el plano de referencia.

Sección

1 0.055 0.279 0.224 0.012 0.15 0.23 0.08 0.73 0.057 0.109 0.052 0.144

b = 0.2 [m]

T = 0.2 [m]

g = 9.81 m/s^2

Δh = 0.015 [m]

0.01517

0.0837 [m]

0.000001 m^2/s

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Para la sección 1.-

A=by=(0.2m ) (0.224m )=0.0448m2

Pm=b+2 y=0.2m+2 (0.224m )=0.648m

Sección

1 0.055 0.279 0.224 0.012 0.15 0.23 0.08 0.73 0.057 0.109 0.052 0.144

Rh=AP

=0.0448m2

0.648m=0.069m

V=QA

=0.01517 m

3

s0.0448m2 =0.3386 m

s

0.045 0.648 0.069 0.339 41.5590.016 0.360 0.044 0.948 93.4550.010 0.304 0.034 1.459 24.692

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2. Determine el tipo de flujo de acuerdo con: Número de Reynolds (laminar, transición o turbulento) Número de Froude (subcrítico, crítico o supercrítico) Tiempo (permanente o no permanente) Espacio (uniforme o variado)

Considere un valor de viscosidad cinemática del agua de 1 x 10-6 m2/s.

E= y+V2

2 g= y+ Q2

2g A2 =0.224m+(0.01517m

3

s)

2

2(9.81 ms2 )(0.0448m2)2

=0.229m

H=z+ y+ V2

2g=0+0.224m+

(0.3386 ms)

2

2(9.81ms2 )

=0.229m

Re=V Rhν

=(0.3386m

s)(0.069m)

1 x10−6m2

s

=23363.4

Fr= V

√g AT=0.3386 m

s¿ ¿

√(9.81ms2 )

0.0448m2

0.2m

=0.2284

y [m] E [m]

0.02 0.753081360.025 0.494172070.03 0.355813940.035 0.27437350.04 0.223270340.045 0.189806190.05 0.167293020.06 0.141453480.07 0.12984338

0.0837 0.125556340.1 0.12932325

0.15 0.163032560.2 0.20733081

0.25 0.254691720.3 0.30325814

0.35 0.352393740.4 0.4018327

0.45 0.451448060.5 0.50117293

0.55 0.550969360.6 0.60081453

0.65 0.65069404

Sección

1 0.2302 0.2193 0.160

0.2300.1260.160

Sección

1 0.228427851 subcrítico 23410.49383 turbulento2 1.07025213 supercrítico 42138.88889 turbulento3 2.042283676 supercrítico 49901.31579 turbulento

Flujo

Tiempo no permanente no permanente no permanente Espacio variable variable variable

1 - 2 2 - 3 1 - 3

3. Calcule el error relativo, en por ciento, entre las cargas de velocidad medidas con el tubo Pitot y las calculadas en el punto 1.

0.045 0.648 0.069 0.339 41.5590.016 0.360 0.044 0.948 93.4550.010 0.304 0.034 1.459 24.692

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4. Calcular y dibujar la curva de energía específica.

5. Ubicar en la curva del punto anterior los tirantes medidos

y [m] E [m]

0.02 0.753081360.025 0.494172070.03 0.355813940.035 0.27437350.04 0.223270340.045 0.189806190.05 0.167293020.06 0.141453480.07 0.12984338

0.0837 0.125556340.1 0.12932325

0.15 0.163032560.2 0.20733081

0.25 0.254691720.3 0.30325814

0.35 0.352393740.4 0.4018327

0.45 0.451448060.5 0.50117293

0.55 0.550969360.6 0.60081453

0.65 0.65069404

Conclusiones.-El comportamiento del agua con el escalón me causo un poco de confusión, pues a pesar de haberlo visto en clase no lograba visualizar el decremento del tirante, contrario a lo que pensaba. Al hacer el análisis se vuelve más claro, ya que si colocamos un escalón demasiado alto el flujo será interrumpido.Se pudo apreciar el cambio de velocidad tan brusco en las 3 secciones, cumpliéndose así los objetivos de la práctica