Normas para la Presentación de Trabajos

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
SEMESTRE 2009-1
LABORATORIO DE HIDRÁULICA
HIDRÁULICA GENERAL
Práctica 6 Distribución de la presión en curvas cóncavas
M. I. Isis Ivette Valdez Izaguirre
www.ingenieria.unam.mx/hidrounam
OBJETIVO
MEMORIA DE CÁLCULO
Analizar la distribución de la presión a lo largo del fondo de
una curva vertical cóncava y el perfil del chorro descargado
por ella.
1.
Calcular el gasto en el vertedor triangular con la ecuación
Q  C h 5/ 2
donde
carga sobre el vertedor triangular, en m;
h  NSA  NC
nivel de la superficie libre del agua en el canal de
aproximación, en m
nivel de cresta del vertedor, en m
coeficiente de descarga del vertedor, en m1/2/s
8
 
C
2 g tan    K
15
2
h
ANTECEDENTES
Distribución de la presión en la sección de un flujo curvilíneo.
Ecuación del perfil del chorro descargado por una cubeta de
lanzamiento.
NSA
NC
C
DESARROLLO
Vertedor de excedencia con cubeta de lanzamiento
1. Medir el nivel de cresta NC del vertedor triangular.
2. Establecer un gasto Q y medir el nivel del agua NSA del
vertedor triangular.
3. Determinar la elevación Nf en el fondo de las secciones 1
y 6, correspondientes al inicio y final de la cubeta.
4. Obtener el perfil de la superficie libre del agua Ns en la
cubeta, a lo largo de 6 secciones, según la figura1.
5. Medir el alcance máximo xmáx del chorro descargado
según la figura 1.
REGISTRO DE DATOS
En el vertedor: NC=_________m, NSA=___________m
En la cubeta: Ancho de la cubeta, b=0.4 m
Alcance del chorro, xmáx =____________m
1
3
2
5
4
6
y
R

ymáx
x
xmáx
x
x
x
x
g
aceleración de la gravedad, en m/s2
ángulo del vertedor, 90°

coeficiente experimental que depende de h y ,

según la figura 7.9 de la referencia 1
K
coeficiente que depende de B/h, según la figura 7.10
de la referencia 1
B
ancho del canal de aproximación al vertedor
triangular, B=0.70m.
2. Dibujar un plano en papel milimétrico a escala que
contenga:
 El perfil de la cubeta en color negro
 El perfil de la superficie libre medido, en color azul.
3. Obtener del plano anterior 7 tirantes d perpendiculares
al fondo de la cubeta, en m, y mostrarlos en el mismo
plano. Para cada uno de éstos calcular el área hidráulica,
en m2 y la velocidad media, en m/s.
4. Para cada tirante obtenido en el inciso 3, calcular las
cargas de presión, en m, en la cubeta de lanzamiento,
según la ecuación:
pB
V2d
 d cos i 
g
gR
donde
proyección vertical del tirante, en m
d cos i
V2d
gR
x
Radio de curvatura de la cubeta R=0.37 m
Figura 1. Perfil del flujo y del chorro lanzado por la cubeta
1
2
3
4
5
6
x
m
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5233
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA HIDRÁULICA.
Nf
m
aceleración de la gravedad, en m/s2
densidad del agua, en kg/m3

tirante perpendicular al fondo, en m
d
V
velocidad media en la sección de estudio,
en m/s
R
radio al fondo de la cubeta, R=0.37 m
ángulo de inclinación de la plantilla de
i
cada sección respecto de la horizontal
obtenido del plano.
Dibujar en el plano del inciso 2 el diagrama de las cargas
de presión calculadas en el inciso 4, como se muestra en
la figura 2.
g
Perfil del flujo
Sección
desviación de la carga de presión por
efecto de curvatura de las líneas de flujo,
en m
Ns
m
5.
LABORATORIO DE HIDRÁULICA, CUBÍCULO 63.
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
SEMESTRE 2009-1
1
2
3
5
4
6
7
10. Calcular y dibujar en el plano del inciso 2 el perfil del
chorro descargado por la cubeta con la ecuación de la
trayectoria parabólica, su altura y su longitud, con la
ecuación:
x
y  x tan 
x2

V 2 
3.6  d 
cos2 

2 g 

donde
x, y
Figura 2. Distribución de las cargas de presión
en un flujo cóncavo.
6. Convertir las cargas de presión del inciso 4 a Pa.
7. Dibujar el perfil de distribución de las presiones
calculadas en el inciso 6 que actúan sobre el fondo de la
cubeta, desarrollado como el eje x que se muestra en la
figura 2 extendiendo el arco en línea recta, como se
muestra en la figura 3.

d
V2/2g
REFERENCIAS
1.
p
2.
3.
1
2
3
4
5
6
x
7
Figura 3. Distribución de la presión en un flujo
cóncavo sobre un eje recto.
8. Determinar el área bajo la curva de distribución de la
presión del inciso 7, en N/m.
9. Obtener la fuerza dinámica, en N, que ejerce el flujo sobre
la cubeta como el producto del área obtenida en el inciso 8
por el ancho b de la cubeta.
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA HIDRÁULICA.
coordenadas horizontal y vertical, en m,
respecto al origen, como se muestra en la
figura 1
Ángulo de despegue de la cubeta de
lanzamiento de la sección 7, 45°.
Tirante de despegue perpendicular al fondo
de la sección 7, en m.
carga de velocidad en la sección 7 de
despegue, en m.
Sotelo A. G., Hidráulica general, Vol. 1, Editorial
Limusa, México 1990.
Sotelo A. G. Hidráulica de canales, Facultad de
Ingeniería, UNAM, México 2002.
http://es.wikipedia.org
CUESTIONARIO
1.
2.
3.
4.
5.
¿Qué características tiene la distribución de la presión
que se genera en un flujo curvilíneo cóncavo?
Escriba y defina las variables de la ecuación de la energía
total que se aplica en canales de fondo curvo.
¿Qué importancia tiene conocer la fuerza dinámica que el
flujo ejerce sobre el fondo de la curva cóncava?
¿Qué es una cubeta de lanzamiento y cuál es su función?
¿De qué depende el alcance máximo y la altura del
chorro lanzado por la cubeta?
LABORATORIO DE HIDRÁULICA, CUBÍCULO 63.