PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DE CHILE ESCUELA DE INGENIERA
DEPARTAMENTO DE INGENIERA HIDRULICA Y AMBIENTAL PRIMER SEMESTRE
2014
ICH2114 INGENIERA HIDRULICA
LABORATORIO 1 Profesor: Francisco Surez Poch Generalidades En
este laboratorio tendr la oportunidad de observar y analizar
diferentes tipos de escurrimientos (ros, torrentes y crisis) que
pueden ocurrir sobre un vertedero de pared gruesa. A travs de esta
experiencia podr medir las variables necesarias para evaluar el
comportamiento de la Energa y la Momenta.
Objetivos 1. Comprender los conceptos de energa especfica y
momenta hidrulica y su significado
fsico. 2. Verificar las condiciones de escurrimiento crtico, de
ro y de torrente, comparndolas
con las condiciones que predecira la teora. 3. Observar la
formacin de un resalto hidrulico y establecer cuantitativamente
sus
caractersticas. 4. Aprender a utilizar los equipos e
instrumentos disponibles en el Laboratorio de
Ingeniera Hidrulica para medir niveles, alturas, velocidades y
gastos.
Preparacin Para realizar este laboratorio usted debe entender
los conceptos de energa especfica y cantidad de movimiento en un
escurrimiento abierto y su variacin con la altura de agua. Debe
conocer cmo se clasifican los escurrimientos abiertos y las
propiedades del escurrimiento crtico y del resalto hidrulico. Para
realizar un buen anlisis de su experiencia deber saber qu variables
debe medir y cules son los conceptos involucrados. El grupo debe
estar inscrito con anterioridad para efectuar la experiencia de
laboratorio, presentarse puntualmente en el laboratorio, disponer
del tiempo para desarrollar la experiencia completa, y llevar los
elementos necesarios para tomar notas y efectuar clculos sencillos
(por ejemplo, tener a mano una calculadora cientfica).
Experimentacin En esta experiencia usted tendr a su disposicin
un canal horizontal con una barrera
rectangular instalada en l. Deber contar con una huincha para
medir longitudes y un
limnmetro para medir cotas de agua. Tambin puede utilizar un
nivel topogrfico si
estima que es necesario.
Deber realizar las siguientes actividades:
i. Verificar y medir las condiciones geomtricas del canal:
ancho, distancias, altura y las
propiedades geomtricas de la barrera triangular. Registrar todas
las distancias u
otras variables que estime necesario.
ii. Hacer circular un gasto Q1 en el sistema de modo que el
escurrimiento alcance rgimen
permanente y el flujo se vea tal como lo muestra la Figura 1. El
gasto Q1 debe ser
pequeo comparado con la capacidad del canal y la bomba. Para
alcanzar la condicin
deseada, usted puede mover la compuerta del final del canal sin
variar el gasto. Se
espera que, despus de la barrera, usted logre un escurrimiento
de torrente seguido de
un resalto hidrulico, y finalmente un escurrimiento de ro aguas
abajo del resalto. El
resalto debe comenzar despus del trmino de la barrera (ver
Figura 1). Note que es
importante alcanzar el rgimen permanente, de lo contrario, usted
tendr alturas que
cambiarn en funcin del tiempo y un resalto hidrulico mvil.
Figura 1. Esquema del escurrimiento que se debe lograr en la
primera experiencia.
iii. Una vez alcanzado el rgimen permanente, determine el gasto
Q1 mediante el
vertedero ubicado en el retorno del canal. La curva de descarga
del vertedero es:
5,22187,0 2479,2 HQ
donde H (m) es la lectura directa del limnmetro y Q (m3/s) es el
gasto.
iv. Mida las alturas h1 (antes de la barrera), h2 (sobre la
barrera), h3 (antes del resalto) y
h4 (despus del resalto), anotando tambin la distancia horizontal
asociada a cada una
de las alturas que mida. Adems, mida la longitud del resalto y
cualquier otra distancia
u otra variable relevante o que usted considere interesante.
v. Calcule la altura crtica para el gasto que circula en el
canal. Con esta informacin
podr determinar cuantitativamente el tipo de escurrimiento en
cada una de las
secciones donde se midi la altura. Adems, determine la posicin
donde se observa la
altura crtica.
vi. Cierre lentamente la compuerta del final del canal hasta que
el resalto cubra la barrera
y se forme escurrimiento de ro (ver Figura 2). Obtenga una
condicin permanente
para el mismo gasto que tena el canal. Vuelva a tomar todas las
medidas necesarias
para analizar lo que ocurre bajo esta nueva configuracin.
Figura 2. Esquema del escurrimiento que se debe lograr en la
segunda experiencia.
vii. Incremente el gasto desde Q1 hasta Q2 y vuelva a repetir
las actividades desde el punto
(i) en adelante, de modo de tener un segundo set de datos
experimentales.
Informe de laboratorio Usted deber entregar un informe a ms
tardar 7 das despus de haber realizado su experiencia. 1. Formato y
estructura del informe Su informe deber contar con las siguientes
caractersticas: Formato: Letra Times New Roman tamao 12,
interlineado simple, mrgenes: 2,5 cm (en todos los lados) y un
mximo de 5 pginas (sin incluir la portada ni los anexos).
Estructura: Portada (1 pgina): Incluye los integrantes del grupo y
el nmero del mismo. Resumen Ejecutivo (mximo pgina): Se debe
proporcionar informacin relevante de la experiencia sealando los
principales resultados obtenidos y lo que se concluye del anlisis
realizado. Introduccin (mximo 1 pgina): Describa brevemente la
importancia del estudio de flujos sobre vertederos de pared gruesa
(o barreras), los principios de la mecnica de fluidos que se
aplicarn y mencione el objetivo del laboratorio. Mtodos
experimentales (mximo 1 pgina): Mencione y describa brevemente los
equipos e instrumentos utilizados y la metodologa empleada para
realizar las mediciones y/o anlisis. Anlisis de resultados (mximo 2
pginas): Establezca los resultados y realice un anlisis de ellos,
contrastando principalmente los resultados experimentales con los
esperados tericamente. Para hacer este anlisis, considere que en su
informe al menos debera abordar los aspectos detallados en la
siguiente seccin de este documento. Conclusiones (mximo pgina):
Destaque los resultados de laboratorio que usted considera que son
ms relevantes. Anexos: Adjunte informacin adicional como tablas con
los datos medidos durante el laboratorio (es obligatorio que los
incluya), y/o grficos que complementen su anlisis pero que no sean
necesarios para la comprensin del informe.
