Lineas de Energia Fuentes

ÍNDICE

ÍNDICE……………………………………………………………………………………………………….1

GLOSARIO DE TÉRMINOS: …………………………………………….………………………..…2

RESUMEN: ………………………………………………………….……………………………………..3

INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………………4

OBJETIVOS:………………………………………………………………………………………………..7

Esquema ilustrativo

FORMULARIO:……………………………………………………………………………………………8

CALCULO TIPO:………………………………………………………………………………………….9

CUADRO DE RESULTADOS …………………………………………………………………..……11

CONCLUSIONES - RECOMENDACIONES………………………………………………..…….15

ANEXOS……………………………………………………………………………………………….……16

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MAYLON ISAAC FUENTES ARMIJOS INGENIERÍA HIDRAÚLICA IILÍNEAS DE ENERGÍA CUARTO CICLO “A”

GLOSARIO DE TÉRMINOS:

Z: Carga de posición. “cm”, “m”. Medido desde la base del canal hasta donde inicia la capa de agua en el punto de control requerido.

Y = P/: altura piezométrica o carga hidrostática. “cm”, “m”. Medido haciendo uso del limnímetro en el punto de control requerido, en el nivel de agua lo más preciso posible para controlar efectos de capilaridad con la parte inferior del limnímetro.

hv = V2/2g: carga de velocidad. “cm”, “m”. Medido haciendo uso del tubo PITOT en el punto de control requerido, justo en el centro de la carga de agua, para medir la velocidad media en el flujo.

hf: perdida en el sistema. “cm”, “m”.

L.T.E: Línea total de energía. “cm”, “m”.

g: aceleración de la gravedad. 9.81 m/s2, 981 cm/s2.

V: Velocidad “cm/ s”, “m/s”.

A: área en la sección de control. “cm2”, “m2”.

Q: caudal o descarga. “cm3 / s”, “m3 / s”.

t1, t2, t3: tiempos “s”

tm: tiempo promedio “s”

Vol: volumen “lt” “cm3”.

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RESUMEN:

ABSTRACT

In the hydraulic test we will, we will focus on test experimentally the theory of power lines using a channel where we can have a Creager, which observe after making such calculations different speed changes and other parameters at different points assigned to Creager.

Along with all this, it will be of significant importance using a pitot tube, the tube was located at different points allocated in the Creager which allow us to take our speed, showing how the speed varies when the flow passes different points.

INTRODUCCION

LINEAS DE ENERGIA

Se entiende por línea de energía, en hidráulica, a la línea que representa, en un canal o en una tubería, la energía total de cada sección.

En canales abiertos la línea de energía se encuentra a una distancia v2/2*g de la superficie del agua.

En una tubería, con sección llena, la línea de energía, está a una distancia

v2/2*g + p de la generatriz superior del tubo.

Dónde:

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v = velocidad media del agua

g = aceleración de la gravedad

p = presión

ECUACIÓN DE LA CONTINUIDAD

Es la ecuación de conservación de la masa.

Q1=Q2

A1 v1=A2 v2

Consideramos dos secciones A1 y A2 en una tubería por la que circula un líquido a velocidades v1 y v2, respectivamente. Si en el tramo de conducción comprendido entre ambas secciones no existen aportes ni consumos, la cantidad de líquido que atraviesa la sección A1 en la unidad de tiempo, debe ser igual a la que atraviesa A2:

El líquido con el que trabajamos es el agua, de compresibilidad despreciable en las condiciones normales de trabajo en las redes de distribución, por lo que 1 = 2.

El caudal volumétrico a lo largo de una conducción, sin aportes ni consumos intermedios, es constante.

De la ecuación de continuidad se deduce que las velocidades medias de un flujo líquido son inversamente proporcionales a sus respectivas secciones.

La ecuación de Bernoulli o de conservación de la energía, y que indica que en un fluido en movimiento sometido a la acción de la gravedad, la suma de las alturas geométrica, manométrica y cinética es constante para los diversos puntos de una línea de corriente.

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La energía total que posee un fluido incompresible en movimiento, medida en mca, es:

E=E . Potencial+E .de Presión+E . cinetica

Y tomando entre dos secciones de tubería, tenemos:

La representación gráfica de la situación energética sería:

La trayectoria de la tubería define la línea de alturas geométricas, que corresponde en cada punto a la cota z del eje longitudinal de la tubería referido a un plano de referencia. La podemos indicar como la energía potencial en un punto determinado.

La línea piezométrica (LP) es la suma de las alturas de presión y de posición, y se determina uniendo los puntos que alcanzaría el fluido circulante en distintos piezómetros conectados a lo largo de la tubería.

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La línea de alturas totales se obtiene sumando para cada punto de la tubería las cotas piezométricas y las alturas de velocidad, y representa la energía total del fluido.

Gradientes de EnergíaRepresentan la variación de la energía hidráulica por unidad de peso con relación a la longitud real del conducto.

Gradiente hidráulico o gradiente de energía o de alturas totales (I = Sf) Es la variación de la energía total respecto a la longitud real del conducto, o sea, la pérdida por fricción por unidad de longitud real del conducto en un tramo recto.

S f=I=δH / L = (H 1+ H 2)/L

S f=I=hf

L

hf = pérdidas por fricciónL = longitud real del tramoEl gradiente hidráulico siempre será positivo en sentido del flujo porque H1 > H2

al existir siempre una pérdida de energía.

Gradiente piezométrico (GP)Representa la variación de la línea piezométrica con respecto a la longitud real del conducto en un tramo recto.

GP = Z1+p1

ɣ−Z2+

p2

ɣL

Los gradientes hidráulicos y piezómetrico son iguales cuando el flujo es uniforme.Pueden ser positivos o negativos en el sentido del flujo considerando que el término Z + P/ , puede aumentar o disminuir en el sentido del flujo.Usualmente el gradiente piezométrico es positivo porque la presión va disminuyendo en el sentido del flujo, pero como se dijo anteriormente, en una ampliación del conducto la presión aumenta y en consecuencia el gradiente piezométrico será negativo.

Resalto hidráulico.

Cuando se pasa del régimen tranquilo al turbulento, convirtiendo energía potencial en cinética, no es posible que ocurra un impacto, y la unión de ambos regímenes se verifica por medio de curvas, efectuándose todos los cambios de velocidad de acuerdo con el teorema de Bernouilli.Si el cambio se produce del régimen turbulento al tranquilo o laminar, la velocidad se reduce transformándose en energía potencial, y ocurre, salvo que se tomen

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precauciones especiales, un choque interno con pérdida de energía que se manifiesta por una elevación brusca de la superficie del agua, acompañada de remolinos con efervescencia en dicha pendiente. A este fenómeno, que absorbe, debido al choque producido, parte de la energía cinética, se le denomina resalto hidráulico.Este fenómeno ha sido estudiado por distinguidos hidráulicos, y según las distintas experiencias, se ha llegado a la conclusión de que la producción del resalto hidráulico es el medio más eficaz, de todos los existentes, para la absorción de la energía cinética.

Los calados h1 y h2, anterior y posterior al fenómeno, respectivamente, reciben el nombre de calados conjugados.Las fórmulas prácticas aproximadas, que se utilizan para determinar dichos calados conjugados son:MERRIMAN: h2 = 0,45 . q . (h1)-½SAPRANEZ: h2 = 0,435 . q . (h1)-½CIVIL ENGINEERING: h2 =0,575 . q . (h1)-½ - 0,8 h1

Siendo en todas ellas q el caudal por unidad de anchura en la superficie del canal (Q = qb).En cuanto a la longitud L del resalto se establece en una distancia de 5 a 7 veces la h2, recomendándose que la sección del canal sea rectangular por ser ésta la que mejor crea el resalto.Una vez que la masa de agua vuelve al régimen tranquilo, a una cierta distancia del resalto se observa que el calado necesario hn para su circulación, es menor que el h2. Por ello, en la práctica y al objeto de aminorar erosiones en el fondo de la zona del resalto, se construye un escalón según se indica en la figura 9, dándole una altura igual a h2 - hn.

OBJETIVOS:

Analizar las variaciones de velocidad y de caudal en 6 puntos de control. Verificar el concepto de la energía en estos 6 puntos de control.

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Relacionar las mediciones de velocidad con el uso de un tubo pitot. Cuantificar las pérdidas a lo largo de una descarga a través de un vertedero

tipo Creager.

ESQUEMA ILUSTRATIVO:

ESQUEMA DE ENERGÍAS

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DETALLE: Acercamiento en el punto de control 2. Encima de la cresta.

FORMULARIO:

E1=Z1+Y 1+hv1

E1=0+26.8 cm+0=26.8 cm

L .T . E .=E1=26.8cm

CARGA DE VELOCIDAD

hv2=v2

2g=lecturatubo pitot−Y

2

hv= lecturatubo pitot−Y2

PERDIDAS

hf 2=E1−¿¿)

VELOCIDAD

v=√2g hv

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VELOCIDADEN PUNTOS DE CONTROL 3 Y 4

Para los puntos 3 y 4, consideramos un angulo de 39.255° para calcular la velocidad horizontal del fluido.

v=√2g hv

vx=v sin (39.255 ° )

CARGA DE VELOCIDAD EN PUNTOS DE CONTROL 3 Y 4

hx=v3

2

2 g

CALCULO TIPO:

CARGA DE VELOCIDAD

hv2=v2

2

2g=lecturatubo pitot−

Y 2

2

hv2=lectura tubo pitot−Y 2

2

hv2=1.60−1.302

hv2=0.95 cm

PERDIDAS

hf =E1−¿¿)hf =26.8−¿)hf =−0.55 cm

VELOCIDAD

v2=√2 ghv2

v2=√2∗981cms2 ∗0.95 cm

v2=43.173cms

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VELOCIDADEN PUNTOS DE CONTROL 3 Y 4

Para los puntos 3 y 4, consideramos un angulo de 39.255° para calcular la velocidad horizontal del fluido.

hv3=lectura tubo pitot−Y 3

2

hv2=13.00−0.502

hv2=12.75 cm

v3=√2 g hv3

v3=√2∗981cms2 ∗12.75 cm

v3=158.163cms

vx 3=v3 sin (39.255 ° )

vx 3=158.163 sin (39.255 ° )

vx 3=100.081cms

CARGA DE VELOCIDAD EN PUNTOS DE CONTROL 3 Y 4

hx 3=v x3

2

2 g

hx 3=(100.813 )2

2∗981

hx 3=5.205 cm

PERDIDAS

hf 3=E3−(Z3+Y ¿¿3+hv3)¿

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hf 3=26.8−(19.10+0.5+5.205)

hf 3=1.995 cm

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CUADRO DE RESULTADOS

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CONCLUSIONES:

RECOMENDACIONES:

Cuando tomamos la velocidad con el pitot, debemos esperar a que la velocidad marcada por el tubo, se estabilice para obtener lecturas más precisas.

Procurar tapar cualquier tipo de filtración a través de la estructura del vertedero creager, para tener datos acertados.

Debemos de pegar bien el vertedero creager al canal ya que este con el empuje del agua nos lo puede mover y nuestros datos no serán exactos.

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FOTOS

Documents

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