Laboratorio de Hidrulica II Prctica No.3. Flujo crtico.

Prctica No. 3. Flujo CrticoOBJETIVO: Analizar y observar el comportamiento del flujo crtico en un canal abierto. ENERGA ESPECFICA En hidrulica de canales, el rgimen que presenta una corriente es crtico, cuando la energa especfica con la que circula el agua es mnima. Entendiendo por energa especfica a la energa por kilogramo de agua que fluye a travs de la seccin hidrulica en estudio. V2 (3.1) E = y+ 2g Como V=Q/A, con Q constante, A=f(y) y considerando la definicin de energa especfica mnima (dE/dy=0), tenemos: dE Q2 d 1 = 1+ =0 dy 2 g dy A2 Simplificando y considerando que cerca de la superficie dA=Bdy: dE Q2 B = 1 =0 dy g A3 O en otros trminos: Q 2 A3 = g B Y el nmero de Froude es: Fr 2 = BQ 2 , gA3 Fr = Q gA3 B = V gy (3.5) (3.4) (3.3) (3.2)

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Fig 3.1. Variacin de la energa especfica h-E con Q constante.

El nmero de Froude diferencia el tipo de flujo que se presenta en canales abiertos: No. Froude 1 Tipo de rgimen subcrtico crtico supercrtico

TIRANTE CRTICO PARA CANALES CON SECCIN RECTANGULAR Por la definicin de energa mnima especfica, expresin (3.4): Q 2 A3 = g B Como A=By y q=Q/B, realizando operaciones y simplificando, se obtiene: yC =3

(3.4)

q2 g

(3.6)

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REALIZACIN DE LA PRCTICA DE LABORATORIO 1. Generar un perfil hidrulico en el canal de pendiente variable. 2. Determinar el caudal que fluye a travs del canal con el aforador venturi del

canal.

3. Medir la geometra del canal, determinando los tirantes de cada seccin a lo largo de todo el perfil hidrulico (a cada 1 m y antes y despus de los puntos en los que se presentan cambios de pendiente o de plantillas). CONTENIDO DEL REPORTE DE LA PRCTICA DE LABORATORIO 1. Dibujar los perfiles hidrulicos de todas las corridas ejecutadas, ilustrando la lnea piezomtrica y la lnea de energa para todo el perfil hidrulico generado (utilizar la frmula de Manning para calcular la velocidad en cada seccin). 2. Determinar que tipo de flujo se presenta en cada una de las secciones (subcrtico, crtico o supercrtico). 3. Con los dos tirantes analizados (antes y despus del escaln inicial) y el tirante crtico calculado con las caractersticas hidrulicas operativas del canal, construir una grfica de E vs h. 4. Conclusiones de la realizacin de la prctica, describiendo detalladamente cada uno de los perfiles del flujo. Cul es la variable o parmetro que determina que en algunas secciones el flujo sea subcrtico o supercrtico?, Cul es la pendiente que determina el cambio de rgimen? (Calcular su magnitud y justificar con base en los datos observados en laboratorio). Fecha de entrega del reporte: el da de la realizacin de la prctica siguiente.

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