TRANCISION FLUJO SUBCRITICO
PRESENTADO POR: ALEJANDRA BERNAL CONDÍA YURI KATHERINE URIBE JIMÉNEZ
PRESENTADO A:
MAYRA ALEJANDRA ZEA ACEVEDO AUX. LABORATORIO DE HIDRAÚLICA
Grupo L3
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO-MECÁNICAS
ESCUELA DE ING. CIVIL LABORATORIO DE HIDRAULICA BUCARAMANGA, II SEMESTRE DE 2013
Tabla de datos Hspillway 5.6 Q [m^3/S] 0.014264473 n 0.012 Lc [m] 8.3 B [m] 0.412 ∆Z [cm] 15 Q [m^3/S] 0.014264473 ∆Z [cm] 15 q [m^3/S*m] 0.034622507 Yc [m] 0.049622961 Ec [m] 0.074434441 N Abs [cm] Y1 [cm] A1 [m2] Abs [cm] Y2 [cm] 1 0 24.8 0.102176 150 3.3 2 10 24.8 0.102176 140 3.3 3 20 24.8 0.102176 130 3.4 4 30 24.8 0.102176 120 3.4 5 40 24.8 0.102176 110 12.2 6 50 24.8 0.102176 100 19 7 60 24.7 0.101764 90 21 8 70 24.1 0.099292 80 22.4 Y2 [cm] A2 [m2] V1 [m/S] V2 [m/s] E1 [m] E2 [m] 3.3 0.013596 0.13960688 1.04916688 0.24899338 0.08910352 3.3 0.013596 0.13960688 1.04916688 0.24899338 0.08910352 3.4 0.014008 0.13960688 1.01830903 0.24899338 0.08685185 3.4 0.014008 0.13960688 1.01830903 0.24899338 0.08685185 12.2 0.050264 0.13960688 0.28379104 0.24899338 0.12610486 4 0.01648 0.13960688 0.86556268 0.24899338 0.07818546 6 0.02472 0.14017209 0.57704179 0.24800144 0.07697132 7.4 0.030488 0.14366186 0.46787172 0.24205192 0.08515718
Fr1 Fr2 E2t %Error E Y2t (m) % Error Y2 Az max 0.08950483 1.84396681 0.09899338 9.99041962 0.0920989 64.1689516 0.32342782 0.08950483 1.84396681 0.09899338 9.99041962 0.09209889 64.1689509 0.32342782 0.08950483 1.76321647 0.09899338 12.2649908 0.09209889 63.0831615 0.32342782 0.08950483 1.76321647 0.09899338 12.2649908 0.09209889 63.0831615 0.32342782 0.08950483 0.25940854 0.09899338 27.387167 0.09209889 32.4663028 0.32342782 0.08950483 1.38176448 0.09899338 21.0195039 0.09209889 56.5684253 0.32342782 0.09004893 0.75213731 0.09800144 21.4589932 0.09094823 34.0284028 0.32243588 0.0934326 0.54913159 0.09205192 7.49005455 0.0839146 11.815107 0.31648636 Datos ⁄ ⁄ ⁄ ( ) ⁄ ( ( ) ) ⁄
Cálculos tipo * + * + ( ) ( )
( ) ( ( ) * + ( ) ) ( ) ( ( ) * + ( ) ) | | | | | | | |
Preguntas
1. ¿Por qué el nivel del agua en la grada pasa por Yc si en la teoría se dice que en una transición el flujo no puede cambiar?
Debido a que se debe mantener una conservación del caudal a lo largo del canal, si el área del agua mojada de la sección transversal disminuye la velocidad debe aumentar para mantener el caudal igual en cualquier punto; aunque la teoría dice que el nivel del agua no pasa por Yc, es necesario que pase por el flujo crítico para que se pueda dar un cambio del flujo subcrítico al flujo supercrítico.
2. ¿Existe un punto de control en la grada?
En la grada se presenta una disminución de la energía específica y debe cumplirse la ecuación de continuidad. El valor máximo que puede tener una grada, sin alterar la línea de energía, es el que corresponde a un flujo critico sobre ella es decir cuando ∆z es máximo, la energía específica sobre la grada debe ser mínima.
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 Y[m ] E[m]
CURVA DE ENERGIA ESPECIFICA
E Vs Y Ec Vs Yc Y=E Ec Yc 0 20 40 60 80 100 120 140 160
Sobre el plano de la grada el movimiento es rápidamente variado y por lo tanto no es aceptable la suposición de una distribución hidrostática de presiones.
3. ¿Cómo podría usted utilizar este fenómeno en aplicación práctica, por ejemplo en el diseño de estructuras de medición de caudal?
La aplicación práctica es vista en la hidráulica de canales que involucra el diseño de una transición entre dos canales de diferente sección transversal, o entre un canal y una galería o un sifón. Como criterios para el dimensionamiento hidráulico se pueden mencionar:
a. Minimización de las pérdidas de energía por medio de estructuras económicamente justificables.
b. Eliminación de las ondulaciones grandes y de los vórtices (por ejemplo, los vórtices de entrada con el consecuente peligro de introducción de aire.
c. Eliminación de zonas con agua tranquila o flujo muy retardado (por ejemplo: las zonas de separación traen consigo e! riesgo de depósito de material en suspensión).
Estos criterios se cumplen para el caso de flujo subcrítico, si se le confiere a la estructura de transición una forma hidrodinámica con la ayuda de relaciones derivadas del fenómeno de la formación de ondas. El problema de la formación de ondas no se restringe a las estructuras con flujo supercrítico. También en flujo sub-crítico se forman ondas permanentes si hay cambios bruscos de dirección o cambios fuertes de nivel del fondo del canal.
Otra aplicación es muy conocida cuando se necesita controlar las velocidades en tramos de alta pendiente se pueden utilizar combinaciones de rampas gradas y escalones, siguiendo las variaciones del terreno.
Encontramos transiciones en canales de riego, alcantarillas, acueductos y plantas de tratamiento.
CONCLUSIONES
En la transición a flujo sub crítico por ascenso se requiere que a gasto constante, hay una disminución de la energía específica y significa una disminución del tirante hidráulico.
El comportamiento de las transiciones busca que las perdidas sean pequeñas y se permite utilizar la ecuación de la conservación de la energía.
Se produjo un cambio de flujo subcrítico a flujo supercrítico durante el paso del agua sobre el obstáculo, durante esta transición necesariamente por un instante de tiempo el flujo se comportó como crítico.
El paso del flujo durante el obstáculo produce un aumento en la velocidad, pero una disminución en el área que mantiene constante el caudal.
