¡Descarga LABORATORIO CALIFICA 3 y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Hidráulica solo en Docsity!
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE HIDRAÚLICA DE CANALES
LABORATORIO N° 03 - “FLUME VENTURI"
INTEGRANTES:
Apellidos y Nombres Código AÑASCO PINTO, LUIS STIP U CCOELLO PARIONA, WILDER PEDRO U CHUMPITAZ PEREZ, PIERO U CHU SANCHEZ, ABELARDO EDMUNDO U PAREJA ROBLES, LUIS ALBERTO U
DOCENTE
Ing. Cesar Teodoro Arriola Prieto
SECCIÓN
Presencial - 46292
SEMESTRE 2025-II agosto
Lima, Peru
Índice
- INTRODUCCIÓN
- OBJETIVOS.............................................................................................................................
- 1.1. Objetivo general
- 1.2. Objetivos específicos
- CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE DESCARGA
- 2.1. Datos experimentales
- 2.2. Determinación del coeficiente de descarga.....................................................................
- CONSTRUCCIÓN DE LA CURVA DE “QM VS. Y 1 ”
- 3.1. Curva de calibración “Qm vs. y 1 ”
- 3.2. Comentario sobre la curva de calibración “Qm vs. y 1 ”
- 3.3. Conclusiones relevantes sobre la curva de “Qm vs. y 1 ”
- GRÁFICO A ESCALA DEL CANAL VENTURI
- 4.1. Fotografía - Vista de planta.............................................................................................
- 4.2. Fotografía - Vista de Perfil
- MEMORIA DE CÁLCULO
- 5.1. Datos experimentales
- 5.2. Cálculos de los coeficientes de descarga
- 5.3. Análisis de resultados
- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................................................
- 5.4. Conclusiones
- 5.5. Recomendaciones
- ANEXO FOTOGRÁFICO
- ANEXO A: Equipos empleados para el ensayo de Flume Venturi.
- ANEXO B: Procedimiento para el ensayo de Flume Venturi.
INTRODUCCIÓN
El presente informe de laboratorio tiene como propósito analizar y comprobar los principios fundamentales del flujo en canales, específicamente la relación existente entre la energía específica y el tirante crítico en un canal Venturi. Este tipo de canal es ampliamente utilizado en hidráulica debido a su capacidad para medir caudales con precisión, aprovechando los cambios de sección y velocidad del flujo que se producen a lo largo de su geometría. Durante el desarrollo del experimento, se busca determinar el coeficiente de descarga del canal Venturi, parámetro esencial que permite cuantificar las pérdidas de energía y corregir las desviaciones respecto al flujo teórico. Asimismo, se realizará la calibración del canal, obteniendo la curva de calibración y la tabla correspondiente dentro de un rango de aplicación determinado, con el fin de establecer una relación práctica entre el caudal real y la carga hidráulica medida. Este laboratorio permite reforzar los conceptos teóricos de flujo en régimen crítico, subcrítico y supercrítico, además de desarrollar habilidades experimentales para la medición, registro y análisis de datos hidráulicos. En conjunto, los resultados obtenidos servirán para validar la teoría del flujo en canales abiertos y comprender mejor el comportamiento hidráulico de dispositivos de medición como el canal Venturi.
OBJETIVOS
1.1. Objetivo general El objetivo del presente laboratorio es comprobar la teoría del flujo, referente a la relación que existe entre la energía específica y el tirante crítico, en un canal Venturi. 1.2. Objetivos específicos Estimar la longitud de los tirantes para cada ensayo. Hallar el coeficiente de descarga del canal de Venturi. Calibrar el canal de Venturi obteniendo su curva de calibración y su tabla en un rango de aplicación.
Tabla 2 Cálculo del coeficiente de descarga. N° Obs. q yc (m) Vexp. (m/s) E (m) Emin (m) Vc (m/s^2 ) Qteórico (m^3 /s) c 1 0.0275 0.118 1.076 0.178 0.1770 1.076 0.0277 0. 2 0.0247 0.11 1.039 0.172 0.1650 1.039 0.0264 0. 3 0.0217 0.101 0.995 0.165 0.1515 0.995 0.0249 0. 4 0.0177 0.088 0.929 0.133 0.1320 0.929 0.0180 0. 5 0.0135 0.073 0.846 0.113 0.1095 0.846 0.0140 0. 6 0.0097 0.059 0.761 0.091 0.0885 0.761 0.0101 0. CONSTRUCCIÓN DE LA CURVA DE “Qm vs. y 1 ” 3.1. Curva de calibración “Qm vs. y 1 ” En la Gráfica 1, se presenta la elaboración de la curva de calibración correspondiente a la relación entre el caudal medido (Qm) y el tirante aguas arriba (y 1 ). Para ello, se obtuvieron diversos puntos experimentales, los cuales se graficaron y ajustaron mediante un modelo matemático que describe el comportamiento del sistema con precisión. Gráfica 1 Curva Qm vs. y 1 Nota. Elaboración propia.
3.2. Comentario sobre la curva de calibración “Qm vs. y 1 ” La gráfica se elaboró en el software Microsoft Excel, en el cual se observa que: Existe una relación directa y aproximadamente lineal entre el caudal medido (Qm) y el tirante aguas arriba (y₁), sin embargo, se optó por la relación de tipo potencial para la determinación del coeficiente de descarga. Se ha ajustado una curva potencial a los datos experimentales, cuya ecuación es: y = 0.4607x1. El coeficiente de determinación R^2 =0. 9913 indica una excelente correlación entre ambas variables, evidenciando que el modelo ajustado representa de manera precisa el comportamiento experimental observado. 3.3. Conclusiones relevantes sobre la curva de “Qm vs. y 1 ” La curva de calibración obtenida presenta un coeficiente de determinación R² = 0.9913, lo que demuestra una excelente correlación entre el caudal medido (Qm) y el tirante aguas arriba (y₁) indicando que el modelo describe de manera muy precisa el comportamiento del sistema experimental. Aunque la tendencia entre Qm y y₁ podría considerarse casi lineal, el modelo potencial y = 0.4607.x1.5507^ fue el que mejor se ajustó a los datos, representando adecuadamente la naturaleza física del flujo y la variación del caudal con el tirante. La relación directa entre Qm e y₁ confirma que, al aumentar el tirante aguas arriba, también aumenta el caudal, lo cual concuerda con el principio hidráulico de que un mayor nivel de agua genera un mayor caudal a través del canal. La baja dispersión de los puntos experimentales y la precisión del ajuste indican que las mediciones fueron consistentes y repetibles, por lo que la curva obtenida puede emplearse con confiabilidad para futuras determinaciones del caudal en condiciones similares.
MEMORIA DE CÁLCULO
La presente memoria de cálculo reúne los procedimientos matemáticos utilizados para determinar los tirantes críticos, los caudales (real y teórico), así como el coeficiente de descarga. A continuación, se detalla el desarrollo de cada uno de los cálculos aplicados. 5.1. Datos experimentales Los valores obtenidos en los ensayos fueron tomados con los equipos, herramientas y materiales proporcionados en el ambiente S107 de Hidráulica de canales de la UTP-Lima Sur. 5.2. Cálculos de los coeficientes de descarga 5.2.1. Cálculo del caudal unitario (q) 𝑞 =
Cálculo para cada ensayo experimental: 𝑞 1 =
Energía específica y energía mínima Los valores de la energía total calculados, que van desde 0.238 m a 0.207 m, decrecen con la disminución del caudal, lo cual es físicamente lógico. Por otro lado, la energía mínima varía entre 0.192 m y 0.166 m, siendo siempre menor que la energía total E, lo que demuestra que el flujo se encontraba en una condición subcrítica antes del control de flujo (como el vertedero o estrechamiento). La diferencia entre indica la energía disponible en exceso sobre la condición crítica; mientras menor sea esta diferencia, más cercano se encuentra el flujo al régimen crítico. Velocidades experimental y crítica Las velocidades experimentales varían entre 0.615 y 0.665 m/s, mientras que las velocidades críticas se encuentran entre 1.04 y 1.12 m/s. Esto confirma que el flujo experimental fue subcrítico en todos los ensayos, como era de esperarse en el tramo aguas arriba del control hidráulico. El valor de disminuye en la misma proporción que, manteniendo la relación teórica. Coeficiente de descarga El coeficiente de descarga obtenido para los cinco ensayos presenta valores entre 0.9807 y 0.9961, con un promedio general de 0.9877, es decir, muy cercano a la unidad. Estos resultados indican una excelente concordancia entre los caudales teóricos y los medidos experimentalmente, demostrando que las pérdidas de energía y errores de medición fueron mínimos. Valores de “C” tan cercanos a 1 sugieren que el modelo teórico describe adecuadamente el comportamiento del flujo en las condiciones del laboratorio. Interpretación física El flujo mantuvo una transición estable entre condiciones subcríticas y críticas, lo que permitió observar claramente el comportamiento del tirante crítico.
Los resultados confirman la validez de las relaciones teóricas de energía específica para estimar el caudal en canales rectangulares. Las pequeñas variaciones en E reflejan el efecto de factores experimentales como rugosidad del canal, precisión del aforo volumétrico y posibles oscilaciones en el nivel del agua. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.4. Conclusiones Se logró observar y analizar las características principales del flujo rápidamente variado generado por un salto hidráulico, evidenciando los cambios en el perfil del flujo. Se observó una relación potencial entre los valores de caudal y el tirante de agua aguas arriba del canal Venturi. Esta relación proporciona información útil sobre el comportamiento del flujo y puede ser utilizada para diseñar y operar sistemas hidráulicos de manera eficiente. Se calculó el Q real con la ecuación potencial en función del tirante aguas arriba. Se reconoció mediante el análisis de distintos caudales, clasificar los tipos de resalto hidráulico, lo que facilita la comprensión de su comportamiento en condiciones reales Se estableció que el coeficiente de descarga es propio del Flume Venturi; por ello, se encontraron "C" similares para cada caudal. 5.5. Recomendaciones Registrar cuidadosamente las lecturas de altura, repitiendo cada medición al menos dos veces para garantizar mayor precisión y minimizar posibles errores.
ANEXO FOTOGRÁFICO
ANEXO A: Equipos empleados para el ensayo de Flume Venturi. a) Wincha b) Generador de Canales hidráulicos c) Regla metálica Nota. a) Se usó para la toma de ancho del canal. b) Nos permitirá adecuar el canal para un flujo permanente. c) Se usó para medir el tirante.
17 ANEXO B: Procedimiento para el ensayo de Flume Venturi. a) b)
