practicas hidraulica ii

UASLP Facultad de Ingeniería Área Civil

Laboratorio de Hidráulica

Hidráulica II Práctica No. 1, Pág. 1

PRÁCTICA No. 1

DISTRIBUCIÓN DE VELOCIDADES

EN UN CANAL

Objetivo:

Conocer la distribución de velocidades en la sección de un canal y determinar los

coeficientes de Coriolis y Boussinesq.

Antecedentes Teóricos:

1. Distribución de velocidad en un canal y

2. Coeficientes de Coriolis y Boussinesq.

Equipo:

1. Molinete

2. Cronómetro

3. Limnímetro

4. Regla metálica.




Diagrama:

B = 0.50 m.




Procedimiento:

1. Abrir la válvula que alimenta el canal hasta que tenga un tirante de

aproximadamente 0.30 m, esperar a que se establezca el flujo permanente.

2. Elegir una sección transversal, dividir el área hidráulica en 15 áreas elementales Ai

(figura anterior). Medir la velocidad en el centro de cada área elemental (Ai ) con el

molinete.

Reporte:

1. Obtener la velocidad para cada punto con la fórmula del molinete.

Vi = 0.71 N + 0.010

donde:

N: Número de revoluciones por segundo.

Vi: Velocidad en el área Ai en m/s.

2. β

A V

A V

i i*

*

3

3 i = 1, 2,...,15

A V

A V

i i*

*

2

2 i = 1, 2,...,15

V A V

A

i i* i = 1, 2,...,15

A = b * y Ai = 0.10 a




Cuadro Auxiliar:

PUNTO R T N Vi Ai Vi Ai Vi 2 Ai Vi

3

rev seg rev/s m/s m3/s m

4/s m

5/s

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

SUMA

3. Comparar los valores de α y β con los propuestos por Kolupaila.

1 3 2

1

1

2 3

2

e e

e

eVmax

V

Grafica:




1. Dibujar a escala la distribución de velocidad en la sección transversal.

2. Dibujar la curva de distribución vertical por el eje del canal.

Nota.- Los dibujos deben presentarse en hojas cuadriculadas.

VelocidadCurva de la distribución vertical

de velocidades por el eje del

canal (puntos 3,8 y 13)

Y (profundidad)

Nomenclatura:

Concepto Unidades

a : Distancia igual al tirante dividido entre tres (y/3). m

b : Plantilla del canal. m

e : Constante utilizada en la fórmula de Kolupaila.

y : Tirante en el canal. m

A : Área hidráulica total. m2

Ai : Área elemental, porción igual a 1/15 del área total. m2

Vi : Velocidad media en cada área elemental. m/s

N : Número de revoluciones por segundo ( en el molinete). Rev/s

V : Velocidad media en el área hidráulica total. m/s

Vmax : Velocidad máxima calculada en las áreas elementales. m/s

α : Coeficiente de Coriolis ó de la energía.




PRÁCTICA No. 2

AFORO EN CAUCES

Objetivo:

Conocer el gasto que circula en un canal con el uso del Molinete.


1. Métodos de aforo en cauces y

2. Molinete.

Equipo:

1. Molinete

2. Limnímetro

3. Cronómetro

4. Flexómetro

5. Regla metálica.




Diagrama:

0.6

0.8

b/6

b/2

5b

/6

0.6

0.8




Procedimiento:

1. Abrir la válvula que alimenta el canal hasta que se tenga un tirante de

aproximadamente 0.20 m, esperar hasta que se establezca un flujo permanente.

2. Dividir el área hidráulica como se muestra en la (figura 1) y medir la velocidad con

el molinete en los puntos indicados. Tomar la lectura del limnímetro en el vertedor

auxiliar.

Reporte:

1. Obtener la velocidad en cada punto con la fórmula del Molinete.

Vi = 0.71 N + 0.010

donde:

N: Número de revoluciones por segundo

Vi: Velocidad en el área Ai en m/s

2. Obtener la velocidad media para cada una de las tres partes en que se dividió el área

total, de acuerdo con los siguientes criterios:

Primero:

a) La velocidad media será igual a la velocidad medida en el punto localizado a 0.6 veces el

tirante y. (a partir de la superficie libre del agua)

Vi = V0.6y

Segundo:

b) La velocidad media será igual a la semisuma de las velocidades medidas en los puntos

localizados a 0.2y y 0.8y (a partir de la superficie libre del agua).

Vi

y yV V

0 2 0 8

2

. .

3. Obtener el gasto para cada una de las 3 partes en que se dividió el área total (para

los dos criterios anteriores).




Q = V * A

A = b* y

3

i i i

i

4. Obtener el gasto total (para los dos criterios de velocidad media).

Q = Q + Q + Q1 2 3T

5. Obtener la velocidad media total (para los dos criterios).

VQ

A

A b* y

T

Cuadro Auxiliar:

PUNTO REV t N V V i Q i

seg rev/seg m/s m/s m3/s

2

1 Q T V

3 m3/s m/s

5

4

6

8

7

9

6. Obtener el gasto real con ayuda del vertedor auxiliar.

Q = 1.78 * L* H 1+ 0.56H

H + PR1.47

2

m3/seg




Donde:

L = 0.500 m.

P = 0.908 m.

H = LL - Origen

Origen =_______ m

7. Obtener la velocidad media.

V QRA

A = b * y

8. Comparar los resultados obtenidos.

Nomenclatura:

Concepto Unidades

b : Plantilla del canal. m

y : Tirante en el canal. m

A : Área hidráulica total. m2

Ai : Área elemental, porción igual a 1/3 del área total. m2

vi : Velocidad media en cada área elemental. m/s

N : Número de revoluciones por segundo (en el molinete). rev/s

V : Velocidad media en el área hidráulica total. m/s

QT : Gasto total. m3/s

QR : Gasto que pasa por el vertedor m3/s

L : Longitud de la cresta vertedora. m

LL : Lectura del limnímetro. m




PRÁCTICA No. 3

DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE

RUGOSIDAD DE MANNING EN UN CANAL

RECTANGULAR

Objetivo:

Observar las características del flujo uniforme y determinar el coeficiente de Rugosidad de

Manning para el canal de sección rectangular.


1. Coeficiente de Rugosidad de Manning.

2. Procedimiento para determina el Coeficiente de Rugosidad de Manning.

Equipo:

1. Canal Rectangular y Rotámetro

2. Regla metálica

3. Flexómetro.




Diagrama:

Procedimiento:

1. Medir el ancho del canal (b), la pendiente que tiene el canal (So) y aplicar un gasto

cualquiera (Qi) para establecer un flujo uniforme en el canal, elegir una sección

transversal y medir el tirante normal (Yn) y el Gasto Uniforme (Qn) en el Rotámetro.

Con estos datos y la Fórmula de Manning, obtener el coeficiente de Rugosidad.

Realizar 5 ensayos.

Reporte:

1. Obtención del Coeficiente de Rugosidad de Manning, a partir del tirante normal y el

gasto uniforme.

Datos:

b =

So =

Yn

b




Determinar:

1 . - Yn = ?

2 . - LR = ?

Calcular:

Qn = LR = m3 / s

A = b * Yn

P = b + 2Yn

R = A / P

Qn = A R 2/3

So ½ / n

n = A R 2/3

So ½ / Qn

Cuadro Auxiliar:

Yn LR Qn A P R So n

ENSAYO m lpm m3/s m

2 m m

1

2

3

4

5

Comparar:

Comparar los resultados obtenidos con los indicados por la bibliografía para un canal

rectangular de paredes y fondo de acrílico.




Nomenclatura:

Concepto Unidades

Yn : Tirante normal. m

A : Área hidráulica. m2

P : Perímetro mojado. m

R : Radio hidráulico. m

b : Ancho de plantilla. m

Qn : Gasto Normal m3/s

LR : Lectura del Rotámetro. lpm

n : Coeficiente de rugosidad.

So : Pendiente del canal.




PRÁCTICA No. 4

FLUJO UNIFORME

Objetivo:

Observar las características del flujo uniforme.


3. Características del flujo uniforme

4. Fórmula de Manning.

Equipo:

4. Canal Rectangular y Rotámetro

5. Tubo de Prandtl

6. Regla metálica

7. Flexómetro.




Diagrama:

Yn

b




Procedimiento:

2. Aplicar un gasto cualquiera (Qi) y establecer un flujo uniforme en el canal, elegir una

sección transversal y medir el tirante normal (Yn) y la velocidad media (Vm), sabiendo

que ésta se presenta a una distancia de 0.4Yn del fondo, obtenerla con el tubo Prandtl.

Medir el ancho del canal (b) y la pendiente del canal (So).

Reporte:

2. Obtención teórica del tirante normal y velocidad media a partir del gasto obtenido con

el vertedor aforador, comparar estos resultados con los obtenidos experimentalmente.

Datos:

b =

n = (El valor obtenido en la práctica No. 3)

So =

a = 0.4 Y

Determinar:

1 . - Yn = ?

2 . - Qi = ?

Qi = A Vm = m3 / s

A = b Yn

V = 2ghvm

hv = N1 - N2

Cuadro Auxiliar:

Yn A N1 N2 hv Vm A Qi Qi

ENSAYO m M m m m m/s m2 m

3/s lps

1

2




3

Comprobar:

1. Qi = QR

Obtener el gasto (QR) con ayuda del Rotámetro del Canal Rectangular, compararlo con el

gasto que pasa por el canal ( Qi )

Cuadro Auxiliar:

No.

Ensayo

LR QR QR

lpm m3/s lps

1

2

3

Donde:

LR = Lectura del Rotámetro en lpm

2. Yni = Yn

Obtener a partir del gasto real (QR) el tirante normal. Comparar este valor con el tirante

medido en el laboratorio.

bYnA

YnbP 2

RA

P

32

2/1

RAR

So

n Q




Cuadro Auxiliar:

No.

ENSAYO

QR Yn

m 3 / s m

1

2

3

Nomenclatura:

Concepto Unidades

Qi : Gasto ideal. m3/s






Vm : Velocidad media. m/s

N1 : Nivel de agua en el tubo de Prandtl. m

N2 : Nivel de agua en el tubo de Prandtl. m

a : Altura a la que se presenta la velocidad media. m

QR : Gasto Real. m3/s







PRÁCTICA No. 5

ENERGÍA ESPECÍFICA

Objetivo:

Observar el cambio en el nivel de la superficie del agua cuando se presentan variaciones en la plantilla del

canal debido a un bloque de concreto.

Comparar el perfil del agua observado en el laboratorio con el obtenido de las gráficas Y - q.


1. Flujo supercrítico

2. Flujo Subcrítico

3. Energía específica.

Equipo:

1. Flexómetro

2. Regla metálica

3. Limnímetro

4. Escalón de concreto.

Diagrama:




Procedimiento:

1. Colocar el bloque de concreto dentro del canal rectangular y abrir la válvula de alimentación y

esperar a que se forme un flujo permanente.

2. Tomar la lectura en el limnímetro del vertedor auxiliar, los tirantes Y1 y Y2 y la elevación Z.

Reporte:

1.- Calcular el gasto que pasa por el vertedor (QR )

Q LHH

H PsegR

178 1 0 561 47

23. . /. m

Donde:




L = 0.500 m.

P = 0.908 m.

H = LL - Origen

Origen = _________ m

2.- Calcular la energía específica en las secciones 1 y 2

E Yq

gY1 1

2

122

Donde:

VQ

A

R

1

A = b Y1

E2 = E1 - ∆Z

3.- Elaborar los gráficos de las curvas Y - q para las secciones 1 y 2.

E Yq

gYE cte

E Yq

gY

1 1

2

12 1

2 2

2

2

2

2 2

Para

Para E = cte

q = Q

b

b = 0.50 m

2

Gráfica:

Y1 Y2




q q

1. Dibujar el perfil del agua a partir de estas curvas uniendo los tirantes que corresponden al gasto

unitario obtenido a partir del gasto del vertedor (QR) medido en el laboratorio.

Nota.- Los gráficos deben presentarse en hojas cuadriculadas. Se debe indicar los datos obtenidos.

Nomenclatura:

Concepto Unidades


Y : Tirante normal. m

Z : Altura del escalón. m

QR : Gasto real. m3/s

L : Longitud de la cresta vertedora. m

H : Carga Hidráulica. m

LL : Lectura del limnímetro. m

P : Altura de la pantalla. m

q : Gasto unitario. (m3/s)/m

E : Energía específica. m




PRÁCTICA No. 6

REPRODUCCIÓN DEL SALTO

HIDRÁULICO AL PIE

Objetivo:

Reproducir y observar el salto hidráulico al PIE y comparar los resultados teóricos con los

obtenidos en el laboratorio.


1. Salto Hidráulico

2. Tipo de Saltos Hidráulicos y causas que lo producen

3. Aplicación del Salto Hidráulico

Equipos:

1. Canal rectangular Rehbock

2. Vertedor aforador

3. Regla metálica




Diagrama:

Procedimiento:

1. Aplicar un gasto cualquiera que produzca un régimen supercrítico aguas abajo de la

compuerta. Con la compuerta de charnela producir un salto hidráulico lo más

equilibrado posible. Una vez logrado el salto medir todas las variables posibles.

(Tirantes conjugados, longitud del salto, etc.). Tomar la lectura en el limnímetro en

el vertedor de aforo.

Reporte:

1. Presentar cálculo teórico de las variables del salto a partir del gasto de aforo como

dato. Comparar los perfiles (El teórico con el obtenido en el laboratorio). Dibujar

los perfiles para Laboratorio y el calculado.

Datos:

b = 0.500 m.

CANAL REHBOCK (CORTE LONGITUDINAL). SALTO HIDRAULICO AL PIE.

VERTEDOR AUXILIAR

ORIGEN

CORTE A-A’ CORTE B-B’




n = 0.020

c = 0.60

P = 0.908 m.

L = 0.500 m.

Origen = _______ m

Obtener:

1.- ho = ?

2.- Y1 = ?

3.- (Y2) m = ?

4.- Lr = ?

5.- LL = ?

6.- Hc = ?

Calcular:

1.- QR = ?

Q LHH

H PR

178 1 0 561 47 2. . ( ).

m3/seg

QR =

Donde:

H = LL - Origen

2.- Y1 = ?

c = 0.60

Y1 = ho c

3.- V1 = ?

V11

Q

A

R

A1 = b Y1

4.- Y2 = ?

YY

F21

121 8 12




FV

gY1

1

1

5.- Ls = ?

Ls = 5 (Y2 - Y1)

6.- So = ? Condición Yn = Y2

SQ n

ARo

R

2 3

2

/

A = b Yn

R = A / P

P = b + 2 Yn

Nomenclatura:

Concepto Unidades

Y1 : Tirante conjugado menor (calculado.) m

Y2 : Tirante conjugado mayor (medido, calculado.) m

Yn : Tirante normal m

A : Área hidráulica m2

P : Perímetro mojado m

R : Radio hidráulico m

b : Ancho de la plantilla m

n : Coeficiente de rugosidad

c : Coeficiente de contracción

ho : Abertura de compuerta m

g : Aceleración de la gravedad m/s2

v : Velocidad media m/s

QR : Gasto que pasa por el vertedor (gasto real) m3/s

L : Longitud de cresta m

P : Altura de pantalla m

H : Carga hidráulica sobre el vertedor m

LL : Lectura del limnímetro m

So : Pendiente que debería tener el canal para que se presente Yn

Ls : Longitud calculada del salto m

Lr : Longitud real del salto medido en el Laboratorio m

Hc : Carga sobre la compuerta deslizable m

F : Número de Froude




PRÁCTICA No. 7


HIDRÁULICO AHOGADO

Objetivo:

Reproducir y observar el salto hidráulico AHOGADO y comparar los resultados teóricos

con los obtenidos en el laboratorio. Dibujar el perfil del flujo obtenido en el Laboratorio y

el calculado para compararlo con un Salto Al Pie.


4. Salto Hidráulico Ahogado

5. Aplicación del Salto Hidráulico Ahogado

Equipos:



6. Regla metálica




Diagrama:

Procedimiento:

1. Aplicar un gasto cualquiera que produzca un régimen supercrítico aguas abajo de la

compuerta deslizante; con la compuerta de charnela final establecer un salto

hidráulico ahogado. Una vez logrado el salto medir todas las variables posibles.

(Tirantes conjugados, longitud del salto, etc.). Tomar la lectura en el limnímetro en

el vertedor de aforo.

Reporte:

1. Presentar cálculo teórico de las variables del salto a partir del gasto de aforo como

dato.

VERTEDOR AUXILIAR

VERTEDOR AUXILIAR

COMPUERTA DE FONDO

AUXILIAR

COMPUERTA DE CHARNELA

ORIGEN


CANAL REHBOCK (CORTE LONGITUDINAL). SALTO HIDRAULICO AHOGADO




Datos:

b = 0.500 m

n = 0.020

c = 0.60

P = 0.908 m.

L = 0.500 m

Origen = _________ m.

Obtener:

1.- ho = ?

2.- (Y2 )m = ?

3.- LL = ?

4.- Hc = ?

Calcular:

1.- QR = ?

Q LHH

H Pm segR

178 1 0 561 47

23. . /.

QR =

Donde:

H = LL - Origen

2.- Y1 = ?

Y1 = ho c

3.- V1 = ?

V1 Q

A

R

A = b Y1

4.- Y2 = ?

YY

F21

12

21 8 1




FV

gY1

1

1

Comparar Y2 con (Y2 )m sabiendo que Y2 < (Y2 )m

Y2 < (Y2 )m

5.- So = ?

Condición Yn = (Y2 )m

SQ n

ARo

R

2 3

2

/

A= b Yn

P= b + 2 Yn

RA

P

Nomenclatura:

Concepto Unidades

Y2 : Tirante conjugado mayor calculado. m

(Y2)m : Tirante conjugado mayor medido m

Yn : Tirante normal m

A : Área hidráulica m2

P : Perímetro mojado m

R : Radio hidráulico m

b : Ancho de la plantilla m


c : Coeficiente de contracción

ho : Abertura de compuerta m

g : Aceleración de la gravedad m/s2

V : Velocidad media m/s

QR : Gasto que pasa por el vertedor m3/s

L : Longitud de cresta m

P : Altura de pantalla m

H : Carga hidráulica sobre el vertedor m

LL : Lectura del limnímetro m

So : Pendiente que debería tener el canal para que se presentara Yn

Hc : Carga sobre la compuerta deslizable m

F : Número de Froude




PRÁCTICA No. 8

ESTUDIO DEL RÉGIMEN

GRADUALMENTE VARIADO

Objetivo:

Observar y determinar un perfil de Flujo Gradualmente Variado cuando se presenta un

cambio en el ancho de la plantilla del canal.


1. Hipótesis básicas y ecuación dinámica del flujo gradualmente variado

2. Características y condiciones para que se presente este tipo de flujo

3. clasificación de los perfiles de flujo

4. Métodos de solución.

Equipo:

1. Canal Rectangular

2. Vertedor Aforador

3. Pantalla

4. Regla graduada y

5. Cinta metálica.




Diagrama:

Procedimiento:

1. Medir el ancho del canal y la pendiente. Ya instalada la sección de reducción de

ancho de la pantalla sobre el canal, aplicar un gasto que proporcione un

escurrimiento a través del canal para conformar un flujo gradualmente variado. Una

vez logrado esto, medir los tirantes del agua a cada 30 centímetros a partir de la

pantalla, hacia aguas arriba, hasta alcanzar el tirante conjugado mayor, medir

también la longitud del salto hidráulico y el tirante normal. Tomar la lectura del

Rotámetro para obtener el gasto en el canal.

Yi

b

Sección del canal.




Reporte:

1. Presentar cálculo teórico del perfil del flujo gradualmente variado, con base a datos

medidos (por el método de incrementos finitos). Calcular la longitud del salto

hidráulico.

2. Dibujar los perfiles medido en el Laboratorio (experimental) y el calculado

(teórico). El perfil teórico deberá calcularse para los mismos cadenamientos del

estudio experimental con el objeto de poder realizar una calibración de ellos

confiable.

Datos:

b = ?

So = ?

n = (El valor calculado en la práctica No.3).

Determinar:

1.- Y = ?

V = ?

Cuadro Auxiliar:

ESTACIÓN Y A QR QR V

M m2

m3

lps m/s

0+000

0+030

0+060

Y2

Yn




Calcular:

1.- QR = ?

QR = LR

donde:

LR = Lectura del Rotámetro

2.- Calculo del Perfil Formado:

Utilizar el Método de incrementos finitos.

a).- Cálculo del tirante normal (Teórico)

Ynt = ?

Q n

SAR

R

o1 2

2 3/

/

Ynt =

b) Cálculo del conjugado mayor y la longitud del salto (Sección Rectangular)

Y2 =?

1812

)(2 2

nm F

YnY

)(Yng

VF n

n

)(

YnbA

An

QVn

n

R

Y2 =

Ls = ?




Ls = 5 (Y2 - Yn )

c) Cálculo del perfil formado:

Método de Incrementos Finitos:

EST. Y A P R R2/3

V E Sfi Si x x

m m2

m m m2/3

m/s m m m

0+000

0+030

0+060

Y2t

Ynt

Del Yi al Y2t Flujo gradualmente variado

Del Y2t al Ynt Salto hidráulico

A = b *Y

YbP 2

RA

P

VQ

A

R




SS S

f

f f

1 2

2

E YV

g

2

2

xE E

S So f

2 1

Nomenclatura:

Concepto Unidades




V : Velocidad media. m/s

Yi : Tirante inicial. m

Yf : Tirante final. m

QR : Gasto que pasa por el vertedor (gasto real). m3/s


x : Incremento de distancia. m

x : Distancia total del perfil desde el inicio hasta la estación 1. m

Ynt : Tirante normal teórico m

Y2t : Conjugado mayor teórico m




PRÁCTICA No. 9


HIDRÁULICO BARRIDO

Objetivo:

Reproducir y observar el Salto Hidráulico Barrido. Comparar los resultados teóricos con los

obtenidos en el laboratorio.


1. Salto Hidráulico Barrido

Equipo:






3. Regla metálica

Diagrama:

Procedimiento:

1. Aplicar un gasto que produzca un régimen supercrítico aguas abajo de la compuerta

deslizante, y con la compuerta de charnela final producir un salto hidráulico barrido. Una

vez logrado el salto medir todas las variables. (Tirantes conjugados, longitud del salto,

longitud del FGV, etc.). Tomar la lectura en el limnímetro en el vertedor de aforo.

Reporte:

1. Presentar cálculo teórico de las variables del salto hidráulico a partir del gasto de aforo

como dato y compararlo con un Salto al Pie.

2. Comparar los perfiles (El experimental obtenido en el Laboratorio y el calculado con la

Teoría). Dibujar los perfiles del Laboratorio y el calculado.

CANAL REHBOCK (CORTE LONGITUDINAL). SALTO HIDRAULICO BARRIDO

VERTEDOR AUXILIAR

VERTEDOR

AUXILIAR COMPUERTA DE

FONDO AUXILIAR

COMPUERTA

DE

CHARNELA

ORIGEN





Datos:

b=0.500 m.

n=0.020

L=0.500 m.

P=0.908 m.

Origen =

c = 0.60

Obtener:

1.- ho = ?

2.- Y1 = ?

3.- (Y1’)m = ?

4.- (Y2)m = ?

5.- Xm = ?

6.- Lr = ?

7.- LL = ?

8.- Hc = ?

Calcular:

1. QR = ?

Q LHH

H PR

178 1 0 561 47

2

. .. m seg3 /

QR =

Donde:

H = LL-Origen




2. Y1 = ?

c = 0.60

Y1 = ho c

3. V1 = ?

V11

Q

A

R

A1=bY1

4. Y2 = ?

YY

F21

12

21 8 1

FV

gY1

1

1

Comparar Y2 con (Y2)m sabiendo que Y2 > (Y2)m

Y2 > (Y2)m

5. Y1’ =?

YY

Fm

12

22

21 8 1'

( )

FV

g Y m2

2

2

( )

6. Ls = ?

Ls = 5 ( (Y2)m - Y1 )

7. Xc = ?




(Utilizar el método de incrementos finitos)

EST. Y A P R R2/3

V E Sfi Si x x

m m2

m m m2/3

m/s m m m

A = b *Y

YbP 2

RA

P

VQ

A

R

SS S

f

f f

1 2

2

E YV

g

2

2

xE E

S So f

2 1

8. So = ?

Condición Yn = (Y2)m

SQ

ARo

R

n2 3

2

/

A = b Yn

P = b+2 Yn




R = A/P

Nomenclatura:

Concepto Unidades

Y1 : Tirante en la sección contracta calculado. m

Y1’ : Tirante conjugado menor calculado. m

(Y1’)m : Tirante conjugado menor medido. m

Y2 : Tirante conjugado mayor calculado. m

(Y2)m : Tirante conjugado mayor medido. m





b : Ancho de planilla. m


c : Coeficiente de contracción.

Ho : Abertura de compuerta. m

g : Aceleración de la gravedad. m/s2

V : Velocidad media. m/s2

QR : Gasto que pasa por el vertedor. m3/s

L : Longitud de cresta. m

P : Altura de Pantalla. m

H : Carga hidráulica sobre el vertedor. m

L.L. : Lectura del limnímetro. m

So : Pendiente teórica que debería tener el canal para que se presentara Yn.

Ls : Longitud del salto. m

Lr : Longitud real del salto. m

Hc : Carga sobre la compuerta deslizable. m

F : Número Froude.

Xc : Longitud del flujo Gradualmente Variado (calculado). m

Xm : Longitud del flujo Gradualmente Variado (medido). m



Hidráulica II Práctica 10, Pág.1

PRÁCTICA NO. 10

DEMOSTRACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO

DE LA TURBINA PELTON

Objetivo:

Analizar el comportamiento de una Turbina Pelton en operación y construir sus curvas características de

rendimiento y potencia.

Antecedentes teóricos:

1. Principio de las máquinas hidráulicas.

2. Característica y funcionamiento de la Turbina Hidráulica Pelton

Equipo:

1. Banco hidráulico básico.

2. Turbina Pelton modelo de aproximadamente 5.6 w para Q =40 lt/min y presión de descarga de 2 mca

con velocidad de rotación de 500 rpm

3. Tobera (válvula de aguja) diámetro de boquilla 10 mm.

4. Impulsor (alabe) con diámetro exterior = 133 mm; ancho = 34 mm; número de alabes = 14.




5. Balanza de resorte fija al freno de cinto.

6. Manómetro tipo Bourdón.

7. Dinamómetro simple de fricción.

8. Tacómetro.

Diagrama:




Procedimiento:

1. Poner en funcionamiento la bomba que se encuentra integrada en el banco hidráulico

básico.

2. Mediante la tobera regulable de aguja establecer el funcionamiento (rpm) de la Rueda de

Pelton.

3. Para las condiciones establecidas en el inciso anterior determinar.

a).- Gasto hidráulico mediante el dispositivo de aforo del banco hidráulico básico.

b).- Revoluciones por minuto de la Rueda Pelton por medio del tacómetro de no contacto.

c).- La presión hidráulica a la entrada de la tobera a través del manómetro de Bourdón.

d).- La fuerza que por fricción trasmite la Rueda Pelton al freno de cinta por medio del

dinamómetro simple de fricción.

4. Repetir el ensayo para cuando menos 5 condiciones diferentes de funcionamiento de la

Rueda Pelton por medio de la tobera regulable y para cada condición determinar lo ya

establecido en el inciso anterior.

Reporte:

Tomando en consideración que la válvula de aguja trasfiere la energía de presión en energía cinética, la cual a

través del rodete se transforma en energía mecánica. Es así como la energía hidráulica del fluido se convierte

en energía mecánica., por lo tanto:

La potencia neta ( netap ) suministrada al rodete viene dada por:

76

Nneta

Q Hp

(HP)

NH Es la carga por la presión del agua a la entrada de la tobera más la carga por velocidad a la entrada

de la tobera.

g

vPH ee

N2

2

Donde:

eP : es la presión del agua en el manómetro a la entrada de la tobera.

ev : es la velocidad del agua a la entrada de la tobera y es igual a

e

eA

QV

La potencia al eje es la potencia suministrada por la rueda ( ejeP ), la cual viene dada por

( )

76eje

T wP ;




T y w son respectivamente el par y la velocidad producidos por la rueda.

( )T F r ,

Donde F es la fuerza medida en el dinamómetro durante el ensayo.

r es el radio del eje de la rueda.

2( )

60

Nw

)(

seg

rad, N son las rpm.

2( ) ( )

76eje

N F rP

.

El rendimiento del sistema en conjunto t viene dado por la relación de la potencia al eje entre la potencia

neta.

neta

eje

tP

P

Cuadro Auxiliar:

Ensayo

No. )/(

3 sm

Q

)/(

2mkgf

Pe

( )

F

kgf )(

rpm

N

)/(

sm

ve

)(m

H N

)(HP

Pneta

)(HP

Peje (%)

1

2

3

4

5




Graficar: Elaborar el gráfico de NH contra Q y su respectivo rendimiento.

Nomenclatura:

Concepto Unidades

netap : La potencia neta. HP

NH : Carga hidráulica a la entrada de la tobera. m

Q : Gasto de operación de la rueda. m3/s

ejeP : La potencia al eje. HP

T : Par producido por la rueda. Kgf-m

w : Velocidad de la rueda Pelton. rad/s

F : Fuerza del par sobre el dinamómetro. Kgf

r : Radio del eje de la rueda. m

N : Revoluciones por minuto de la rueda.

t : Rendimiento del sistema en conjunto.

NH

Q

practicas hidraulica ii

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