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OBSERVACIONES GENERALES PARA LA ENTREGA DE INFORMES Por favor tener presentes las siguientes observaciones para la presentación de los informes: Observaciones generales 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

El informe debe ser entregado en una carpeta con gancho plástico de material plástico o de cartón tamaño carta con el CD al final sujeto a la carpeta debidamente marcado. A la hora y lugar establecido. Utilizar el formato suministrado para la presentación de los informes, sin afectar la estructura. Se debe llevar la bitácora con las observaciones realizadas en cada informe, se actualizada de forma permanente incluyendo la realizada por el docente. En el transcurso del informe se debe dar respuesta a todas las preguntas de la sistematización, en las conclusiones se resumen. Evitar el uso masivo del “que” y el “ya que”. La utilización de partes de informes y hojas de cálculo de otros grupos o de semestres anteriores, se considerara plagio o copia con las consecuencias establecidas en le reglamente estudiantil. Se debe incluir una referencia bibliográfica de un libro inglés y otra de un artículo de una revista. Hacer la evaluación del informe en el modelo adjunto e incluirlo en el informe. Incluir la solución de un diseño aplicando los resultados del informe.

Resumen

10. En el aparte de resultados se presentan los valores estadísticos más significativos como coeficientes correlación y errores promedio y desviación estándar de los mismos. 11. La metodología es general y no es un procedimiento.

Introducción

12. Se deben responder las preguntas de la sistematización utilizando libros, es decir el marco teórico para luego poder hacer la discusión de acuerdo a los resultados. 13. Incluir antecedentes de semestres anteriores. 14. Utilizar mínimo tres referencias bibliográficas (tres libros) y un artículo. 15. Se debe utilizar un libro que este en inglés. Un párrafo. 16. Se debe incluir una figura de un libro con la respectiva fuente, (cita). 17. Es una página completa.

Metodología

18. En materiales, debe estar el diagrama del material utilizado para la prueba, para el caso de vertederos, los tres tipos de vertederos usados, en Torricelli el tanque. 19. Usar una figura dibujada no es fotografía. 20. La muestra deben ser con las cantidades de tipos de pruebas y aforos.

Resultados 21. 22. 23. 24.

Los títulos de los resultados se redactan en función de los objetivos específicos. Todas las figuras deben tener análisis del comportamiento y la discusión respecto de lo expresado en la introducción. La discusión es por cada objetivo específico. La discusión es comparar el marco teórico y los antecedentes con los resultados obtenidos (propios).

Referencias bibliográficas

25. Las citas y las referencias bibliográficas son con normas APA. 26. Los libros citados deben estar en las referencias 27. Los libros listados en las referencias deben estar citados.

Anexos

28. Respetar el orden solicitado: datos, memoria de cálculo, resultados, regresión multilineal y plano a escala. 29. Utilizar los formatos suministrados en la guías (tablas). 30. Se debe presentar un plano a escala con rotulo de los materiales: vertederos. Esta hoja es para leerla y aplicar las observaciones en el formato, no se debe imprimir ni entregar.

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DETERMINACIÓN DE LAS CONDICIONES ÓPTIMAS PARA LA OBTENCIÓN DE UN RESALTO HIDRÁULICO EFICIENTE. Informe Laboratorio Hidráulica No 3. Grupo A #1

Geidy Katerine Hernández Ballesteros, Paula Andrea Jaimes Martínez, Deisy Liliana Páez Moncada, Liliana Marcela López Ríos.1 Haimar Ariel Vega Serrano2

1Estudiantes

Hidráulica Ingeniería Ambiental. Universidad Libre Seccional Socorro.

[email protected] , [email protected] , [email protected] , [email protected] 2Ingeniero

civil. Especialista en Ordenación y Manejo de Cuencas Hidrográficas. Magíster en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente. Docente Ingeniería Ambiental, Universidad Libre Seccional Socorro. [email protected]

Geidy Katerine Hernández Ballesteros

Paula Andrea Jaimes Martínez

Deisy Liliana Páez Moncada

Liliana Marcela López Ríos

Entrega del informe: Mayo 07 de 2017

BITÁCORA Observaciones

Vertederos

Canales

Resalto Hidráulico

Graficas a escala

X

X

Planos pequeños

X



Ortografía



Referencias Bibliográficas



Antecedentes



Letra pequeña

X

Laboratorio de Hidráulica: Resalto Hidráulico

Observaciones y correcciones

 X

 

2

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RESUMEN

Introducción: Cuando un flujo rápido en condición supercrítico pasa a condición subcrítico, este fenómeno es conocido como resalto hidráulico o salto hidráulico, en el cual se conserva el momentum pero se genera una alta disipación de energía en relación directa con el comportamiento ondulante del fluido y el número de Froude. Dependiendo el número de Froude se puede determinar el tipo de resalto y la disipación de energía en el que se encuentra dependiendo del rango al que pertenezca el Figura 1. Medición de la longitud del resalto hidráulico número de Froude. El resalto hidráulico se ve influenciado por las pérdidas de energía, la eficiencia y la altura del resalto. Tiene diferentes aplicaciones en la ingeniería, se utiliza para aumentar el oxígeno disuelto en las aguas residuales , disipar la energía en estructuras hidráulicas por ejemplo en la salida de los embalses , sirve para recuperar la altura o aumentar el nivel del agua como en los cultivos de arroz, sirve como mezclador hidráulico rápido para mezclar sustancias químicas usadas para la purificación o tratamiento de agua. Fuente: Autores, 2017

Objetivo Determinar las condiciones óptimas para la obtención de un resalto hidráulico eficiente. Metodología: Se instaló la compuerta al inicio y final del canal; se hizo circular el agua por el sistema de bombeo mediante la manipulación de válvulas, posteriormente se reguló el caudal de salida del tanque mediante la válvula de control. Se registraron las profundidades Y1, Y2, Y3, Y4, Y5 posición y longitud del resalto hidráulico. Se midió volumétricamente el caudal que está circulando por el sistema. Se modificó la abertura de la compuesta (W) de igual manera se repitió el procedimiento para una sola compuerta. Resultados: Las mejores eficiencias para una compuerta fueron de 31,61% y 26,16% con caudales de 2,75 l/s y 2,36 l/s respectivamente; para dos compuertas las mejores eficiencias fueron de 26,5% y 35,4% con caudales de 6,41 l/s y 8,07 l/S respectivamente evidenciándose la mejor eficiencia en las dos compuertas con una eficiencia de 35,4%. Conclusión: En cuanto a la eficiencia se puede decir que se obtuvieron valores muy bajos ya que la máxima eficiencia fue de 35,4 estos resultados pueden deberse a que a la hora de tomar los datos no se esperó el tiempo suficiente a que se estabilizara el resalto o también a la hora de la medida de las profundidades lo que puede explicar los bajos valores de eficiencia.

1.1

Palabras clave

Energía, Eficiencia, Froude, Profundidad, Resalto.

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Figura 3. Resalto con compuerta

INTRODUCCIÓN

En este informe se determinaran las condiciones óptimas para la obtención de un resalto hidráulico eficiente mediante las pruebas controladas en laboratorio, con el uso de compuertas y canaletas; mediante la obtención de caudales, medición de la lámina de agua y análisis estadístico se identificara identificar el tipo de resalto, la disipación de energía y su eficiencia; finalmente comparándola con el componente teórico.

2.1

Ingeniería Ambiental

Fuente: Rocha Felices, 1978. p. 386

En la figura se observa el llamado salto hidráulico libre; Si el tirante normal aguas abajo es mayor que Y2, se produce el salto llamado hidráulico ahogado. (Rocha Felices, 1978. p. 386)

Resalto hidráulico

In open channels, the transition from a rapid, supercritical flow to a slow, subcritical flow is called a hydraulic jump.

The location of a jump may be controlled by providing a number of appurtenances, such as baffle blocks, sill, drop or rise in the channel bottom. The sill may be sharp or broad-crested weir typically, the flow in the vicinity of these appurtenances is rapidly varied and the velocity distribution is not uniform. As a result, it becomes difficult to apply the momentum equation or analyze accurately the formation of jump. Therefore, laboratory experiments are done to develop empirical relationships for universal application and model studies are conducted for specific projects. (Chaudry, 2008. p. 222)

Is a marked flow discontinuity. The momentum principle is used to evaluate the basic flow properties in a hydraulic jump. (Chason Hubert; 2007. p. 79) Figura 2. Resalto Hidráulico

2.1.2

Comportamiento del resalto hidráulico con relación a la altura de la lámina de agua

Figura 4. Variación de Y en el resalto

Fuente: Rocha Felices, 1978. p. 382

El resalto hidráulico se produce cuando un flujo supercrítico cambia aun flujo sub crítico; En tales casos, la elevación de la superficie líquida aumenta súbitamente en la dirección del flujo. (Giles, Evett & Liu, 1978. p. 226)

2.1.1

Comportamiento del resalto hidráulico con relación a la abertura de la compuerta

Fuente: Franzini & Finnemore, 1999. p. 289

La curva de valores de fm corresponde a varios valores de Y; se ha trazado a la derecha del diagrama de energía especifica que viene representan en la Figura 4. Se han trazado ambas

Si en un canal se coloca una compuerta que deja una abertura en la parte inferior se produce aguas abajo de un salto hidráulico. Laboratorio de Hidráulica: Resalto Hidráulico

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curvas para el caso en que el caudal es 2 cfs / ft de anchura. Como la pérdida de energía en el resalto El afecto a la magnitud de la “fuerza” fm, esta última magnitud es igual antes y después del resalto, por lo que cualquier línea vertical que corta la curva de fm sirve para situar las dos profundidades conjugadas, Y1 e Y2. Estas profundidades representan las posibles combinaciones de profundidad que se encuentran antes y después del resalto. (Franzini & Finnemore, 1999. p. 289)

2.1.3

Figura 5. Tipos de resalto

Fuente: Franzini & Finnemore, 1999. p. 290

Cuáles son las pérdidas debidas al resalto hidráulico.

2.1.5

Se define como la diferencia de energías específicas antes y después del resalto. Utilizando la expresión

La expansión turbulenta y la desaceleración del chorro de gran velocidad están asociadas con una pérdida apreciable de energía, disipada esta por calor, principalmente, y la energía específica final es, precisamente, la correspondiente a la profundidad normal. (Pérez, 2005 p. 133)

La eficiencia de conversión de energía en un resalto hidráulico, se presenta como un cambio de energía cinética en energía potencial, que la eficiencia de la conversión se expresa como:

Clasificación del resalto hidráulico

.En función del número de Froude y según U.S. Bureau of reclamation se distinguen los siguientes tipos de salto:

⁄

Tabla 1. Tipos de resalto hidráulico Tipo de Resalto

De la cual se puede deducir que:

Descripción

F=1

Flujo crítico, No hay salto



1
“Salto ondular”; La superficie libre presenta ondulaciones



1.7
“Salto débil”; La disipación de energía es pequeña

2.5
“Salto oscilante”; Se produce el efecto chorro. Hay ondas superficiales

4.5
“Salto permanente o fijo”; Buena disipación de energía, (40%70%)

F>9

“Salto Fuerte”; Gran disipación de energía (85%)

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Condiciones óptimas para un resalto hidráulico eficiente.

En la práctica se recomienda mantener el resalto hidráulico en las condiciones de permanentes o estable, por cuanto se trata de un resalto bien formado y accesible en condiciones de flujo reales, si bien la disipación que se logra no alcanza los mejores niveles. En los casos de resaltos permanente y fuerte, las condiciones hidrológicas aguas abajo son muy exigentes y difíciles de cumplir en la práctica de la ingeniería. (Universidad del Cauca, S.f.. p. 4)

(Universidad del Cauca, S.f.. p. 1)

2.1.4

Ingeniería Ambiental

A mayor número de Froude se genera mayor disipación de energía En el resalto solo se conserva el momentum específico, la energía específica por el contrario por ser un fenómeno muy turbulento, se disipa energía; y por tanto la energía específica no se conserva.

(Pérez, 2005 p. 147)

5

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2.2

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Antecedentes



Según Noriega; Murillo & Vega Serrano, 2015. p. 14 el comportamiento del resalto es inversamente proporcional a la abertura de la compuerta, al aumentar la abertura de la compuesta con respecto a la base del canal el resalto tiende a disminuir tanto la distancia a la que se encuentra de la compuerta (L0) y su longitud (LR), debido principalmente a la velocidad media y el régimen de flujo supercrítico.

Según Camargo; Salamanca; Chacón Gutiérrez & Vega Serrano. 2013. p. 10 encontraron que: La eficiencia del resalto hidráulico es directamente proporcional al Froude y al caudal e inversamente proporcional a la abertura de la compuerta, de acuerdo a lo anterior para que un resalto hidráulico sea eficiente se requiere un Froude y un caudal relativamente alto con una abertura de compuerta baja.

El resalto hidráulico es inversamente proporcional a la altura de la lámina del agua puesto que a mayor altura de la lámina de agua menor será el resalto que se produce, es decir, a medida que la altura de la lámina de agua aumente el resalto tiende a desaparecer y de igual manera el número de Froude disminuye. Noriega et Al, 2015. p. 14

La energía específica en el punto uno y dos fueron similares, el resalto hidráulico que disipo más energía y por consiguiente el más eficiente, es el resalto oscilante con un Froude de 7.34 un caudal de 6.53 l/s y una abertura de compuerta de 2.5 cm y el menos eficiente el resalto ondulante con un Froude de 1.69 un caudal de 4.33 l/s y una abertura de compuerta de 3.0 cm.

La ecuación multi lineal obtenida para determinar la correlación entre las variables Q, W1, Y1 fue

El coeficiente de contracción en la compuerta uno tuvo un promedio de 0.70 con una desviación estándar de 0.02 y una mediana de 0.70, y el coeficiente de descarga tuvo un promedio de 0.18 con una desviación estándar de 0.09 y una mediana de 0.14.

Siendo esta la más precisa de las tres ecuaciones generadas con un 89.82% de precisión. Noriega et Al, 2015. p. 15 En su informe Rodríguez Valbuena; Farfán Arias; Pinto León & Vega Serrano. 2015. p. 15 establecieron los siguientes postulados:

 

 

La mayor eficiencia se encuentra entre compuertas w1 / w2 de 2 cm / 4 cm. Con una eficiencia de 46% La segunda eficiencia fue de 45%, sin tener dos compuertas y con un W1 1,5 cm. El resalto Hidráulico experimental en el laboratorio se puede clasificar según su Froude en Resalto Hidráulico oscilante El número de Froude se estableció en el Rango 2.5 a 4.5. El número de Fruto de la mayor eficiencia del Resalto Hidráulico fue de 3.20.

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El 50% de los datos experimentales pertenecen a Resaltos oscilantes

Mejía; Santos; Bernal; Gutiérrez & Vega Serrano. 2016. p. 14 Establecen que para que un resalto presente mayor eficiencia se requiere un flujo con numero de Froude >1 antes resalto y <1 después del resalto, para que el sistema presente un flujo de fuerte y de la obtención suave de esta forma mayor disipación de energía.

Noriega et Al, 2015. p. 14 Establece que el régimen de flujo presenta variaciones en el valor antes y después tanto del resalto como de la compuerta, el flujo antes del resalto presenta un valor de Froude mayor a 1, lo cual cataloga el estado de flujo como supercrítico, luego del resalto disminuye a un régimen de flujo subcrítico puesto que este da un valor de Froude menor a 1.



Ingeniería Ambiental

La ecuación de regresión multilineal para el caudal en función del tirante uno y la abertura de la compuerta tuvo un error promedio de 2.42% con una desviación estándar de 2.23 % y una mediana 1.72 %. La compuerta dos permitió controlar la ubicación de resalto, aumentan la abertura de la compuerta dos el resalto hidráulico se alejaba de la compuerta uno, y si disminuía sucedía el caso contrario.

6

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2.3

Sistematización 





2.4

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3.2

¿Cómo es el comportamiento del resalto hidráulico con relación a la abertura de la compuerta. ? ¿Cómo es el comportamiento del resalto hidráulico con relación a la altura de la lámina de agua? ¿Cómo es la disipación de energía en relación al resalto?

3.3

2.6 

 

Definición de variables

Las variables definidas para analizar comportamiento del resalto son las de la tabla 1.

Pregunta problema

el

Tabla 2. Variables a evaluar Tipo de variable Dependientes

Objetivo General

Determinar las condiciones óptimas para obtención de un resalto hidráulico eficiente.

Técnica de investigación

Las técnicas utilizadas para la realización del laboratorio de resalto hidráulico fueron la realización de pruebas controladas en el laboratorio de hidráulica y la observación del comportamiento del flujo en el canal al generar el salto hidráulico.

¿Cómo determinar las condiciones óptimas para la obtención de un resalto hidráulico eficiente?

2.5

Ingeniería Ambiental

la

Independientes

Objetivos Específicos Determinar el comportamiento del resalto hidráulico con relación a la abertura de la compuerta Identificar el tipo de flujo con respecto al número de froude antes del resalto Establecer el comportamiento del resalto hidráulico con relación a la altura de la lámina de agua

Interviniente

3.4 

Variable

Unidad de clase

Velocidad

Cm/s

Eficiencia

%

Abertura de la compuerta

Cm

Caudal

l/s

Tipo de resalto hidráulico

Estructura geométrica

Equipos de medición Balde aforado: Recipiente plástico de 21 Litros utilizado para realizar el aforo.

Figura 6. Balde Aforado

Identificar la disipación de energía en relación al resalto hidráulico

3

METODOLOGÍA

La metodología implementada para hallar las respuestas a las preguntas planteadas en la sistematización fue la siguiente:

3.1

Tipo de investigación

Es de tipo cuantitativo con alcance descriptivo, puesto que se requieren datos numéricos con resultados estadísticos para el análisis del comportamiento del resalto entre compuertas a diferentes aberturas de la compuerta y la explicación de la correlación entre las variables.

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Fuente: Autores;2017

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

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

Sistema de bombeo: tiene como finalidad elevar la presión del fluido térmico para vencer la resistencia que opondrá el circuito a su circulación.

Flexómetro: Instrumento para la medición de la altura y las dimensiones de los canales; posee una precisión de ± un milímetro. Figura 9. Flexómetro.

Figura 7. Sistema de Bombeo

Fuente: Autores;2017



Fuente: Autores; 2017

Cronometro: permite medir intervalos de tiempo con precisión de ± una centésima de segundo.

3.5

Figura 8. Cronometro

Materiales 

Canaleta parshall: Es un elemento primario de caudal con una amplia gama d aplicaciones para medir el caudal en canales abiertos

Figura 10. Canaleta parshall

Fuente: Autores;2017

Fuente: Autores; 2017

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

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Compuerta: Es un dispositivo hidráulicomecánico destinado para regular el pasaje de agua u otro fluido en una tubería.

3.7 Figura 11. Compuerta

Símbolos

Tabla 3. Simbolos Variable Distancia antes del resalto

Fuente: Autores; 2017

Símbolo Lo

Distancia durante el resalto

Lr

Cm

Área

A

Cm

Velocidad

V

Numero de Froude

Fr

Cm

Altura de Velocidad

Hv

Cm

Y critica

Yc

-

Caudal

Q

l/S

Momentum

M

-

Tiempo de retención hidráulico Gradiante

Trh

Seg

G

Y trazo

3.6

Unidad Cm

Y trazo

Seg-1 cm

Procedimiento 3.8

Diagrama de Flujo

Población y muestra

Muestra: En el laboratorio se trabajaron dos compuertas (Una tainter y una deslizante); en las cuales se varió la abertura y se tomaron medidas de 5 Y .Además se utilizó una canaleta parshall.

Canaleta parshall : se instalo la canaleta despues se tomaron las medidas de esta seguidamente se coloco plastilina para evitar fugas Posteriormente se abrio el sistema de bombeo y se hizo circular el agua despues se tomaron las medidas de las aalturas a donde llega el H2O y se aforo

3.9

Análisis estadístico

Se realizaron gráficas de dispersión con el fin de relacionar las variables que se pretenden analizar. Se calculó la ecuación de profundidad antes de la compuerta mediante regresión multilineal con su respectivo porcentaje de error, mediana y desviación estándar, se realizaron los estadísticos con el software Excell.

imediatamente se instalo un obstaculo para formar el resalto hidraulico , se tomaron correspondientes y para finalizar se realizaron los diferentes aforos Compuerta Tainter: se instalo la compuerta tainter , se coloco plastilina para evitar fugas despues se abrio el sistema de bombeo en seguida se espero a que se formara el resalto luego se tomaron las medidas Y1,Y2,Y3,Y4,Y5 ,Lo y LR

Por ultimo se aforo y se repitio el procedimiento para los demas aforos

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RESULTADOS

En el laboratorio se determinaron tres ecuaciones de regresión multilineales para dos compuertas (Tainter y Deslizante), se realizaron los diferentes cálculos en Excel. Para la canaleta parshall se utilizó la ecuación de calibración y realizaron las diferentes graficas en Excel

4.1.1

COMPUERTA TAINTER

Figura 12. Variación del tirante (cm) respecto al momentum según la eficiencia mayor

Tabla 4.Resultados de la grafica

16 14 Tirante(cm)

12 10 8 6 4

Q=2,75 l/s

Momentum

-

Q=2,36 l/s

Tirante

cm

Min

Máx

173,6

2275,2

1

15

2 0 0,0

1000,0

2000,0

3000,0

MOMENTUM

En la figura 12 se observó que existe una relación directamente proporcional entre el caudal, el momentum y el tirante debido a que a medida que aumenta el caudal como se observa en la figura el momentum también lo hace y a su vez el tirante, para el caudal de 2,36 l/s se observaron valores de momentum menores al caudal de 2,75 l/s tanto en los M3 como en los M4. El resalto que se evidencia para el caudal de 2,75 l/s es ondular debido a su valor del número de Froude es 1,25 y el resalto para el caudal de 2,36 l/s es de 1,15 por lo que también presenta un resalto ondular, los dos resaltos son ondulares y tienen valores muy similares de Froude por esa razón es que están tan cerca las dos curvas de momentum respecto a tirante.

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Figura 13. Variación del tirante (cm) respecto al momentum según la eficiencia mayor

Tabla 5. Resultados de las graficas

35,00 30,00 Eficiencia (%)

25,00 20,00 15,00 10,00

Min

Máx

W1=1,5

Numero de froude

-

0,89

1,57

W1=2,0

Eficiencia

%

1,57

31,61

W1=2,5

5,00 0,00 0,50

1,00

1,50

2,00

Número de Froude

Se observa que en la figura 13 un comportamiento muy disperso de los datos con respecto a la eficiencia y al número de Froude ya que no presenta ningún comportamiento. No se puede tampoco establecer una relación entre la abertura, la eficiencia y el número de Froude ya que la mayoría de los resultados para una compuerta presentaron datos atípicos. Las mejores eficiencias obtenidas para una compuerta fueron de: 26,16 con un número de Froude de 1,15 y una abertura de 2,5 cm, siendo la eficiencia más alta para una compuerta de 31,61 con un número de Froude de 1,25 y una abertura de 2,0cm.

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Figura 14. Variación del tirante (cm) respecto al momentum según la eficiencia mayor

Tabla 6. Resultados de las graficas

Tirante (cm)

CURVA DE ENERGIA 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Q=2,75 l/s Q=2,36 l/s

Min

Máx

Energia

cm

3,6

15

Tirante

cm

1

15

Asíntota

0,0

5,0

10,0

15,0

flujo critico Q=2,75 l/s

Energía (cm)

Las mejores eficiencias para una compuerta fueron de 31,61% y 26,16% para unos caudales de 2,75 l/s y 2,36 l/s respectivamente. A partir del flujo crítico se puede analizar que todo lo que se encuentre en la parte superior es flujo subcritico y todo lo que se encuentre en la parte inferior es flujo supercrítico. Además se observa una relación directamente proporcional entre el caudal la energía y el tirante debido a que a medida que aumenta el caudal la energía y el tirante lo hacen de la misma manera.

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Figura 15. Variación del caudal respecto la profundidad antes de la compuerta

Tabla 7. Resultados de las graficas

7,00 6,00 CAUDAL(L/S)

5,00 4,00

Min

W1=1,5

3,00

W1=2,0

2,00

W1=2,5

Máx

Tirante

cm

2,5

15,3

Caudal

l/s

2,36

6,25

1,00 0,00 0

5

10

15

20

Y1(CM)

Para la primera compuerta se evidencia una relación directamente proporcional de la profundidad y1 con respecto al caudal debido a que a medida que aumenta la profundidad de Y1 también lo hacen los caudales. También existe una relación directamente proporcional con respecto a la abertura de la compuerta debido a que a medida que aumenta la abertura de la compuerta también lo hace el caudal pero es inversamente proporcional a la profundidad de Y1 ya que a medida que aumenta la abertura disminuye la profundidad de Y1.

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4.1.2

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DOS COMPUERTAS

Figura 16. Variación del tirante Y3 respecto al tirante y1

Tabla 8. Resultados de las graficas

Mínimo

Máximo

Tirante

Y1

5,9

24,8

cm

Tirante

Y3

2,10

7,50

cm

Coeficiente de correlación

R Precisión

Promedio

88,83

0,9950 Error 11,17

Mínimo

0,04

Máximo

34,22

Mediana

4,83

Desviación estándar Coeficiente de variación

11,53 0,9899

Se puede establecer una relación directamente proporcional de la profundidad de Y1 con respecto a la profundidad en Y3 debido a que a medida que aumenta la profundidad en Y1 también lo hace en Y3 respecto a la abertura se puede observar que entre mayor sea la abertura mayor va a ser su profundidad tanto en y1 como en y3 denotando un comportamiento directamente proporcional aun así se presentan algunos valores que no muestran el mismo comportamiento ya que en un caso para la abertura de 1,5 cm se observa una mayor profundidad en y1 y y3 en comparación con un valor de la abertura de 2,0 cm.

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Figura 17. Variación de la eficiencia respecto el número de Froude

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Tabla 9. Resultados de las graficas

40,00

EFICIENCIA(%)

35,00 30,00

Froude

25,00

Eficiencia W2/W1=5,4/1,5

20,00

Mínimo

Máximo

-

0,62

1,33

%

0,62

35,41

Coeficiente de correlación

R

W2/W1=5,4/2,0

15,00

Precisión

W2/W1=5,4/2,5 10,00

Promedio

5,00 0,00 0,50

0,9969

1,00

1,50

FROUDE

67,19

Error 32,81

Mínimo

0,86

Máximo

78,04

Mediana

17,47

Desviación estándar

29,799

Coeficiente de variación

0,9984

Se observa en la figura 16 un comportamiento algo disperso con respecto a la eficiencia y el número de Froude por lo cual no se puede definir un comportamiento, a medida que aumenta la abertura para la primera compuerta se evidencia una mayor eficiencia y un menor número de Froude, además cabe mencionar que existe un dato atípico en esta relación. Las mejores eficiencias para dos compuertas presentaron valores de 26,5 con un numero de Froude de 1,32 y una abertura de 2,0 para la primera compuerta y de 5,4 para la segunda compuerta, la mejor eficiencia fue de 35,4 con un numero de Froude de 0,62 y una abertura de 2,5 para la primera compuerta y una de 5,4 para la segunda compuerta.

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Figura 18. Variación de la eficiencia respecto el número de Froude

Ingeniería Ambiental

Tabla 10. Resultados de las graficas

9,00

CAUDAL( L/S)

8,00 7,00

Tirante

6,00

Caudal

5,00 W1=1,5 4,00

Mínimo

Máximo

Y1

5,9

24,8

Q

2,50

8,07

Coeficiente de correlación

R

W1=2,0

3,00

0,9952

Precisión

Error

W1=2,5 Promedio

2,00 1,00 0,00 0,0

10,0

20,0 Y1(CM)

30,0

89,63

10,38

Mínimo

0,75

Máximo

24,07

Mediana

11,26

Desviación estándar Coeficiente de variación

8,2 0,9976

Para dos compuertas se puede evidenciar que existe una relación directamente proporcional debido a que a medida que aumenta la profundidad de Y1 también lo hacen los caudales.se puede establecer una relación directamente proporcional entre las aberturas de 2,5 cm y 2,0cm con respecto al caudal debido a que a medida que aumenta el abertura aumenta el caudal de la misma manera se estableció una relación directamente proporcional con respecto a las aberturas de 2,5 cm y 2,0 cm con respecto a la profundidad Y1 debido a que a medida que aumenta el tamaño de la compuerta también lo hace su profundidad, sin embargo se presentaron datos atípicos para la abertura de 1,5 a la cual no se le pudo establecer una relación.

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Figura 19. Variación del tirante (cm) con respecto al Momentum

Tabla 11. Resultados de las graficas

30

Tírante(cm)

25 20 Min

15 10

Q=6,41 l/s

Momentum

-

Q=8,07l/s

Tirante

cm

658 2

Máx 6885,2 26

5 0 0,0

2000,0 4000,0 6000,0 8000,0 Momentum

En la figura 18 se observó que existe una relación directamente proporcional entre el caudal, el momentum y el tirante debido a que a medida que aumenta el caudal también lo hacen el momentum y el tirante .se evidencio que los momentum tres son menores a los momentum cuatro para el caudal de 8,07 l/s y de 6,41 l/s. Así mismo cabe decir que los mayores momentum al igual que tirantes se presentaron para el caudal de 8,07 l/s.

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Figura 20. Variación de la eficiencia con respecto al número de Froude

Tabla 12. Resultados de las graficas

40,0 35,0 Eficiencia (%)

30,0 25,0 20,0

W1/W2=1,5/5,4

15,0

W1/W2=2,0/5,4

10,0

W1/W2=2,5/5,4

Froude

-

Eficiencia

%

Min

Máx

0,62

10,7

10,7

35,4

5,0 0,0 0,50

1,00

1,50

Número de Froude

Se observa en la figura # un comportamiento algo disperso con respecto a la eficiencia y el número de froude por lo cual no se puede definir un comportamiento, a medida que aumenta la abertura para la primera compuerta se evidencia una mayor eficiencia y un menor número de froude , además cabe mencionar que existe un dato atípico en esta relación. Las mejores eficiencias para dos compuertas presentaron valores de 26,5 con un numero de froude de 1,32 y una abertura de 2,0 para la primera compuerta y de 5,4 para la segunda compuerta, la mejor eficiencia fue de 35,4 con un numero de froude de 0,62 y una abertura de 2,5 para la primera compuerta y una de 5,4 para la segunda compuerta.

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Figura 21. Variación del tirante (cm) respecto a la energía (cm)

Tabla 13. Resultados de las graficas

Tirante (cm)

Curva de Energía 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Q=4,08 l/s Q=6,41 l/s

Min

Máx

Energía

cm

7

26

Tirante

cm

2

26

Asíntota

0

5

10

15

20

25

fujo critico Q=6,41 l/s

Energia(cm)

Las mejores eficiencias para dos compuertas fueron de 26,5% y 35,4% para unos caudales de 6,41 l/s y 8,07 l/s respectivamente. A partir del flujo crítico se puede analizar que todo lo que se encuentre en la parte superior es flujo subcritico y todo lo que se encuentre en la parte inferior es flujo supercrítico. Además se observa una relación directamente proporcional entre el caudal la energía y el tirante debido a que a medida que aumenta el caudal la energía y el tirante lo hacen de la misma manera.

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4.1.3

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CANALETA PARSHALL

Figura 22. Variación del caudal respecto al tirante (cm)

Tabla 14. Resultados de las graficas

6,00

Caudal (l/s)

5,00 4,00

Máximo

Caudal

Q

1,30

4,67

l/s

Tirante

Y

8,50

17,80

cm

3,00 Teorico

2,00

Promedio

1,00 0,00 5,00

10,00

15,00

Tirante (cm)

Se utilizó la ecuación coeficiente de variación de

Mínimo

de

20,00

Error %

2,96

4,86

Minimo

98,76

1,24

Máximo

95,46

4,54

Mediana

97,53

2,47

Desviación estándar

98,59

1,41

Variación

99,52

0,48

obteniendo un error de 4,86% una desviación estándar de 1,27, un 0,26 %. La siguiente ecuación utilizada fue

se obtuvo un error de 79,35%, una desviación estándar de 1,46 y coeficiente de variación 0,06. La mejor ecuación fue debido a que presento un menor error.

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4.2

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Boxplot y Dotplot de dos compuertas

BoxPlot

10

15

20

25 Efr

30

35

40

Se puede evidenciar en el Bloxplot que el primer cuartil se encuentra por encima del 10% con un valor de 14,65% de eficiencia, el tercer cuartil se encuentra en 24,33% de eficiencia. La mediana fue de 18,63% de eficiencia lo que significa que el 50% de los resaltos de la segunda compuerta se encuentran en el resalto hidráulico ondular. La desviación estándar presento un valor de 7,32 lo cual refleja que los datos no se encuentran tan dispersos los unos de los otros. El valor más bajo fue de 10,72% y el más alto de 35,4% de eficiencia.

DotPlot

10

15

20

25 Efr

30

35

40

En el dotplot la mínima eficiencia fue de 10,72% y la máxima eficiencia de 35,4% como se evidencia en la gráfica. La mayor cantidad de puntos se encuentra entre 10,72% y 19,3%, también se evidencian dos valores atípicos uno de 22,8 % y otro de 35,4% de eficiencia.

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DISCUSIÓN

Según chow (1994; p 386) para un Froude de 1 a 1.7, la superficie del agua muestra ondulaciones y se presenta en resalto ondulante. En el laboratorio la mayoría de resaltos que se generaron fueron resaltos ondulares y por esto se pudo observar que la disipación de energía fue baja, menor del 5 %. En la práctica realizada en el laboratorio de hidráulica se evidencio que los valores de Froude antes del resalto son mayores a uno siendo este un flujo supercrítico; en cuanto al número de Froude aguas abajo del resalto se establecieron valores menores a uno siendo este un flujo subcritico. Por otra parte se pudo evidenciar que las eficientes halladas en la práctica de laboratorio fueron malas en comparación a informes anteriores ya que estas eficiencias no necesitaron tanta energía para que cumplieran su función que es disipar energía, según Noriega, Murillo (2016, p 8-9) las eficiencias presentadas para los procesos de compuerta tainter estuvo entre los rangos de 45% y 26% y para dos compuertas fue del 63% y 49%

6





 



CONCLUSIONES

La eficiencia del resalto respecto al número de froude no presentaron relaciones directa ni inversamente proporcionales ya que a la hora de la obtención de los datos se pudo determinar un grado de error por esto no se establecieron relaciones . Tanto en la primera compuerta como en la segunda compuerta se determinó que antes y después del resalto es decir (Y3,Y4) se presentaron flujos supercríticos esto se debe a las diferentes condiciones ya existentes para la formación de un resalto hidráulico En esta práctica de laboratorio se disipo energía pero nunca se generó en la primera compuerta ni en la segunda este se cumplió ya que tenía como objetivo de laboratorio disipar la energía. En cuanto a la eficiencia se puede decir que se obtuvieron valores muy bajos ya que la máxima eficiencia fue de 35,4 estos resultados pueden deberse a que a la hora de tomar los datos no se esperó el tiempo suficiente a que se estabilizara el resalto o también a la hora de la medida de las profundidades lo que puede explicar los bajos valores de eficiencia. El número de froude en la mayoría de los resultados presento un numero de froude 3 que iban de los valores de 1 a 1.7 siendo estos resaltos ondulares ya que en este resalto la superficie libre presenta ondulaciones y su disipación de energía es menor al 5%.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CAMARGO, Leonardo; Salamanca, Cristhyan; Chacón, Edwar & Vega Serrano, Haimar Ariel 2013. Artículo: Comportamiento de un resalto hidráulico en medio de dos compuertas. Ingeniería Ambiental; Universidad Libre, Colombia. Págs.: 17 CHANSON, Hubert. 2004. Book: Environmental Hydraulics of Open Channel Flows. Págs.: 777. CHAUDRY, M. Hanif. 2008. Book: Open Channel Flow. Mc Graw Gill. ISBN 84-481-1998-7. Second Edition. Págs.: 523. FRANZINI, Joseph B & Finnemore, E. John. 1999. Libro: Mecánica de los fluidos con aplicaciones en la ingeniería. Mc Graw Gill. ISBN 84-481-2474-X. Novena edición. Págs.: 519. GILES, Ranald V; Evett, Jack B & Liu, Cheng. 1994. Libro: Mecánica de los fluidos e hidráulica. Mc Graw Gill. ISBN 84-481-1998-7. Tercera edición. Págs.: 420. NORIEGA SANDOVAL, Cristian Libardo; Murillo Calderón, Yhon Freddy & Vega Serrano; Haimar Ariel 2016. Artículo: Análisis del comportamiento del resalto hidráulico entre compuertas y a través de una compuerta. Ingeniería Ambiental; Universidad Libre, Colombia. Págs.: 21 PÉREZ, Marbello 2005. Libro: Manual de prácticas de laboratorio de hidráulica. Universidad Nacional, Colombia. Págs.: 273. RODRÍGUEZ VALBUENA, Erika Yohana; Farfán Arias, Astrid Carolina; Pinto León, Cesar Arley & Vega Serrano; Haimar Ariel 2016. Artículo: Análisis del comportamiento del resalto hidráulico con variaciones en la altura. Ingeniería Ambiental; Universidad Libre, Colombia. Págs.: 16 SANTOS MEJÍA, Duban; Santos Santos, Maira Alejandra; Mejía Bernal, Andrés Julián; Gutiérrez Santos, Mabel Roció; & Vega Serrano, Haimar Ariel 2016. Artículo: Determinación de la eficiencia del resalto hidráulico generado a través de la compuerta rectangular. Ingeniería Ambiental; Universidad Libre, Colombia. Págs.: 19 STREETER, Victor; Wylie, Benjamin and Bedford, Keith. 2000. Libro: Mecánica de Fluidos. Mc Graw Gill. ISBN 958-600-987-4. Novena edición. Págs.: 595. UNIVERSIDAD EL CAUCA. S.F. Libro: Estudio del flujo rápidamente variado retardado Mecánica de Fluidos. Págs.:7.

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8 8.1

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ANEXOS

Anexo 1: Datos tomados

8.1.1

Una compuerta (Tainter)

Tabla 16. Datos tomados de la compuerta Tainter

v l 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

8.1.2

39 39 21 39 39 39 21 21 39 39 21 21

T1 T2 T3 s s s 8,87 8,84 8,38 10,55 10,43 10,46 8,54 8,17 8,36 9,67 9,28 9,61 7,80 7,79 7,93 10,13 10 10,35 7,54 8,00 7,94 4,74 4,9 4,92 6,38 6,27 6,27 8,52 8,58 8,33 8,94 8,82 8,69 6,74 6,31 6,3

T4 T5 TPROMEDIO s s s 8,48 8,62 8,6 10,82 10,82 10,6 8,09 8,18 8,3 9,26 9,17 9,4 7,88 7,92 7,9 9,88 9,78 10,0 7,5 7,21 7,6 4,72 4,79 4,81 6,23 6,07 6,24 8,42 8,64 8,50 9,02 8,95 8,88 5,78 5,63 6,15

Q l/s 4,51 3,67 2,54 4,15 4,96 3,89 2,75 4,36 6,25 4,59 2,36 3,41

Dos compuertas

Tabla 17. Datos tomados de la de dos compuertas

V l 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

39 21 21 39 39 39 21 21 39 39 39

T1 s 9,3 6,06 8,47 7,85 5,91 10,71 4,6 7,54 6,3 8,46 4,88

T2 T3 s s 9,2 8,97 5,93 6 8,41 8,44 7,75 7,75 6,13 6 10,68 10,59 4,81 4,91 7,34 7,47 6,28 6 8,34 8,4 4,6 4,97

T4 T5 W1 s s cm 9,19 8,35 1,5 5,76 6,09 1,5 8,16 8,56 1,5 7,6 7,66 1,5 6,18 6,19 2,0 10,35 10,72 2,0 4,78 4,87 2,0 7,4 7,56 2,0 6,16 6,16 2,5 8,37 8,34 2,5 4,84 4,87 2,5

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W2 cm 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4 5,4

Y1 cm 8,4 12,4 7 24 24,8 9,5 11,4 5,9 16,5 9,4 23

Y2 cm 1,7 1,6 1,6 1,2 1,8 2,2 2 2,1 2,3 2,1 2

24

Y3 Y4 Y5 LO cm cm cm cm 3 6 6,1 110 2,7 4,8 5,3 111,5 2,1 3,8 4,4 86,5 3,3 7 7,4 144 3,9 8,5 8,7 122 3,5 5,1 5,4 92 3,5 5,8 5,8 97 2,3 4 4,2 72 5,2 8,1 8,3 65 4,3 5,9 6,2 46,5 7,5 11,5 11,5 72,5

LR T PROMEDIO cm s 156 9,00 98 5,97 110 8,41 84 7,72 91 6,08 77 10,61 80 4,79 79 7,46 88 6,18 92 8,38 94 4,83

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Canaleta Parshall

Tabla 18. Datos tomados de Canaleta Parshall

v l 1 2 3 4 5

39 39 39 21 21

T1 T2 T3 T4 s s s s 8,79 8,49 8,55 8,44 8,44 8,26 8,27 8,35 14,7 14,74 14,49 15,5 8,81 8,78 8,87 8,54 16,8 15,87 16,24 16,25

T5 T PROMEDIO s s 8,92 8,638 8,43 8,35 15 14,89 8,52 8,70 15,9 16,21

Q l/s 4,51 4,67 2,62 2,41 1,30

Y cm 17,20 17,80 12,60 12,00 8,50

Tabla 19. Canaleta Parshall con obstáculo

v T1 l s 6,00 21,00 6,48

8.2

T2 s 6,45

T3 s 6,25

T4 T5 T PROMEDIO Y1 Y2 s s s cm cm 6,08 6,40 6,33 14,40 3,00

Y3 LR cm cm 8,40 48,20

LO cm 32,00

Q l/s 3,32

Anexo 3. Tablas de regresiones multilineales de dos compuertas REGRESIÓN MULTILINEAL por inghaimar Y3

W1

Y1

cm

cm

cm

LnQ

LnD

LnS

LnD^2 LnS*LnD LnQ*LnD

LnS^2

LnQ*LnS

Q(h1,h2)

EQ

St

Sr

1

3,00

1,5

8,4

1,099

0,405

2,13

0,164

0,86

0,45

4,53

2,34

2,56

14,54

2,5

0,02468

2

2,70

1,5

12,4

0,993

0,405

2,52

0,164

1,02

0,40

6,34

2,50

2,83

4,83

3,6

0,00222

3

2,10

1,5

7,0

0,742

0,405

1,95

0,164

0,79

0,30

3,79

1,44

2,45

16,57

6,2

0,02350

4

3,30

1,5

24,0

1,194

0,405

3,18

0,164

1,29

0,48

10,10

3,79

3,35

1,42

1,7

0,00020

5

3,90

2,0

24,8

1,361

0,693

3,21

0,480

2,23

0,94

10,31

4,37

4,44

13,97

0,5

0,01710

6

3,50

2,0

9,5

1,253

0,693

2,25

0,480

1,56

0,87

5,07

2,82

3,48

0,46

1,2

0,00002

7

3,50

2,0

11,4

1,253

0,693

2,43

0,480

1,69

0,87

5,92

3,05

3,65

4,25

1,2

0,00174

8

2,30

2,0

5,9

0,833

0,693

1,77

0,480

1,23

0,58

3,15

1,48

3,09

34,22

5,2

0,08663

9

5,20

2,5

16,5

1,649

0,916

2,80

0,840

2,57

1,51

7,86

4,62

4,96

4,57

0,4

0,00219

10

4,30

2,5

9,4

1,459

0,916

2,24

0,840

2,05

1,34

5,02

3,27

4,30

0,05

0,1

0,00000

11

7,50

2,5

23,0

2,015

0,916

3,14

0,840

2,87

1,85

9,83

6,32

5,40

28,01

8,5

0,10804

Er p

11,17

Qm

S LnQ

SLnD

SLnS SLnD^2SLnSLnDSLnDLnQ SLnS^2 SLnQLnS

4,59

A

13,84931 7,14332 27,62

ao

a1

a2

B

0

7,14

27,62

13,85

7,14

5,10

18,16

9,584

27,62

18,16

71,92

36

Y3=

1,0132

W1^m

Y3=

1,0132

W1

5,098 18,159

A-1

9,584

71,92

36,0021

M

4,83

DS

11,53

Sx2y

SSt

SSr

122,88

31

0,2663

-0,0938 0,03091 0,028211

a

0,013

0,0309

1,9399

-0,50171

m

0,957

Sy/x

0,5160

0,0282

-0,5017 0,129756

n

0,254

r^2

0,9914

r

0,9957

Y1^n

k

1,013

0,254

0,957 Y1

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La ecuación generada por la regresión multilineal de la profundidad de Y3con respecto a la primera abertura de la compuerta tainter y la altura de Y1 antes de la primera compuerta donde se evidenciaba un flujo subcrítico es se obtuvo una desviación estándar de 11,53 , un coeficiente de correlación de 0,9914 y un coeficiente de variación de 0,9957. Se presentó un error promedio de 11,17% esta ecuación es la segunda más eficiente del informe con una precisión de 88,83%

REGRESIÓN MULTILINEAL por inghaimar Ef

Fr3

%

-

W2/W1

cm

LnQ

LnD

LnS

LnD^2 LnS*LnD LnQ*LnD

LnS^2

LnQ*LnS

Q(h1,h2)

EQ

St

Sr

1

18,64 1,32

3,6

2,925

0,276

1,28

0,076

0,35

0,81

1,64

3,75

20,82

11,70

32,0

0,01224

2

13,45 1,25

3,6

2,599

0,226

1,28

0,051

0,29

0,59

1,64

3,33

23,81

77,01

117,6

0,32609

3

12,20 1,30

3,6

2,501

0,261

1,28

0,068

0,33

0,65

1,64

3,20

21,72

78,04

146,3

0,33272

4

22,85 1,33

3,6

3,129

0,287

1,28

0,082

0,37

0,90

1,64

4,01

20,24

11,40

2,1

0,01466

5

26,54 1,32

2,7

3,279

0,275

0,99

0,076

0,27

0,90

0,99

3,26

8,86

66,62

5,1

1,20365

6

17,85

0,9

2,7

2,882

-0,119

0,99

0,014

-0,12

-0,34

0,99

2,86

25,56

43,24

41,6

0,12913

7

19,33

1,1

2,7

2,962

0,056

0,99

0,003

0,06

0,17

0,99

2,94

15,95

17,47

24,7

0,03685

8

10,72

1,3

2,7

2,372

0,243

0,99

0,059

0,24

0,58

0,99

2,36

9,64

10,07

184,2

0,01128

9

25,82

0,8

2,2

3,251

-0,173

0,77

0,030

-0,13

-0,56

0,59

2,50

15,17

41,25

2,3

0,28291

10 15,86

0,8

2,2

2,764

-0,192

0,77

0,037

-0,15

-0,53

0,59

2,13

15,99

0,86

71,2

0,00007

11 35,41

0,6

2,2

3,567

-0,476

0,77

0,226

-0,37

-1,70

0,59

2,75

34,27

3,20

123,5

0,00106

Er p

32,81

Qm

S LnQ

SLnD

SLnS

SLnD^2

M

17,47

DS

29,79

24,3

A

32,229978 0,66455 11,41 0,7232255

ao

a1

a2

B

0

0,66

11,41

32,23

0,66

0,72

1,15

1,457

11,41

1,15

12,29

33,08

Ef=

0,9595

Ef=

0,9595

A-1

SLnSLnDSLnDLnQ SLnS^2 SLnQLnS

1,150

1,457

12,29

33,083

SSt

SSr

751

2,3507

-0,0921 -0,0603 0,091177

a

-0,041

-0,0603 1,58487 -0,09233

m

-2,688

Sy/x

1,5332

0,0912

n

2,982

r^2

0,9969

r

0,9984

-0,0923 0,005379

Fr3^mW2/W1^n

k

0,960

2,982

-2,688 Fr3

Sx2y 360,86

(W2/W1)

La ecuación generada por la regresión multilineal de la Eficiencia con respecto al número de Froude 3 y las dos aberturas de las compuertas es se obtuvo una desviación estándar de 29,79 , un coeficiente de correlación de 0,9969 y un coeficiente de variación de 0,9984. Se presentó un error promedio de 32,81% siendo la ecuación menos eficiente del informe con una precisión de 67,19%

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Ingeniería Ambiental

REGRESIÓN MULTILINEAL por inghaimar Q

W1

Y1

l/s

cm

cm

LnQ

LnD

LnS

LnD^2 LnS*LnD LnQ*LnD

LnS^2

LnQ*LnS

Q(h1,h2)

EQ

St

Sr

1

4,33

1,5

8,4

1,466

0,405

2,13

0,164

0,86

0,59

4,53

3,12

3,29

24,07

2,0

0,07585

2

3,52

1,5

12,4

1,258

0,405

2,52

0,164

1,02

0,51

6,34

3,17

3,92

11,28

5,0

0,01142

3

2,50

1,5

7,0

0,915

0,405

1,95

0,164

0,79

0,37

3,79

1,78

3,03

21,38

10,6

0,03756

4

5,05

1,5

24,0

1,619

0,405

3,18

0,164

1,29

0,66

10,10

5,15

5,26

4,18

0,5

0,00168

5

6,41

2,0

24,8

1,858

0,693

3,21

0,480

2,23

1,29

10,31

5,97

6,28

2,02

0,4

0,00042

6

3,68

2,0

9,5

1,302

0,693

2,25

0,480

1,56

0,90

5,07

2,93

4,09

11,26

4,3

0,01139

7

4,38

2,0

11,4

1,477

0,693

2,43

0,480

1,69

1,02

5,92

3,59

4,44

1,30

1,9

0,00017

8

2,81

2,0

5,9

1,035

0,693

1,77

0,480

1,23

0,72

3,15

1,84

3,30

17,43

8,6

0,02582

9

6,31

2,5

16,5

1,842

0,916

2,80

0,840

2,57

1,69

7,86

5,16

5,94

5,87

0,3

0,00366

10

4,65

2,5

9,4

1,537

0,916

2,24

0,840

2,05

1,41

5,02

3,45

4,62

0,75

1,2

0,00006

11

8,07

2,5

23,0

2,088

0,916

3,14

0,840

2,87

1,91

9,83

6,55

6,89

14,61

5,4

0,02495

Er p

10,38

Qm

S LnQ

SLnD

SLnS SLnD^2SLnSLnDSLnDLnQ SLnS^2 SLnQLnS

M

11,26

DS

8,26

5,75

A

16,398921 7,14332 27,62

ao

a1

a2

0

7,14

27,62

16,4

5,10

18,16

11,074

27,62

18,16

71,92

42,7

1,0092

W1^m

Q=

1,0092

W1

71,92

42,702

B

7,14

Q=

5,098 18,159 11,074

A-1

Sx2y

SSt

SSr

114,16

40

0,193

-0,0938 0,03091 0,028211

a

0,009

0,0309

1,9399

-0,50171

m

0,566

Sy/x

0,4393

0,0282

-0,5017 0,129756

n

0,447

r^2

0,9952

r

0,9976

Y1^n

k

1,009

0,447

0,566 Y1

La ecuación generada por la regresión multilineal del caudal con respecto a la primera abertura de la compuerta tainter y la altura de Y1 antes de la primera compuerta donde se evidenciaba un flujo subcrítico es

se obtuvo una desviación estándar de 8,26 , un coeficiente de correlación de 0,9952 y un coeficiente de variación de 0,9976. Se presentó un error promedio de 10,38% siendo la ecuación de regresión más eficiente de las realizadas en el informe con una precisión de 89,62%

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Anexo 2: Memoria de cálculo

Determinación del caudal: ⁄ Determinación de Numero de Froude

Determinación del Velocidad

Determinación de energía

Determinación de ΔE

Determinación de eficiencia

Ecuación Potencial

Ecuación con Curve Expert

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8.3

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Anexo 3: Resultados

8.3.1

Una compuera (Tainter)

Tabla 20. Resultados de la compuerta Tainter

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Q l/s 4,51 3,67 2,54 4,15 4,96 3,89 2,75 4,36 6,25 4,59 2,36 3,41

W1 cm 1,50 1,50 1,50 1,50 2,00 2,00 2,00 2,00 2,50 2,50 2,50 2,50

EE1 cm 15,41 10,94 5,86 13,13 14,74 9,42 5,72 11,20 13,48 8,77 3,62 5,74

8.3.2

A1 cm^2 306,00 216,00 112,00 260,00 292,00 184,00 108,00 220,00 264,00 168,00 50,00 104,00

A2 cm^2 36,00 32,00 30,00 36,00 38,00 36,00 32,00 36,00 42,00 38,00 36,00 38,00

A3 cm^2 60,00 70,00 40,00 52,00 70,00 56,00 46,00 56,00 76,00 70,00 44,00 52,00

A4 cm^2 110,00 110,00 90,00 120,00 120,00 112,00 100,00 120,00 150,00 130,00 84,00 96,00

A5 cm^2 110,00 116,00 96,00 124,00 120,00 124,00 102,00 120,00 154,00 130,00 86,00 108,00

EE2

EE3

EE4

ΔEE

Ef

Yc

cm 9,66 8,19 5,08 8,44 10,42 7,64 5,29 9,14 13,16 9,19 3,96 5,93

cm 5,83 4,88 4,02 5,78 6,01 5,21 4,09 5,83 7,18 5,65 3,64 4,75

cm 6,34 6,06 4,90 6,60 6,85 6,20 5,38 6,66 8,37 7,12 4,60 5,43

cm 0,51 1,18 0,88 0,81 0,84 0,99 1,29 0,83 1,19 1,47 0,95 0,68

cm 8,77 24,21 21,97 14,07 14,05 19,02 31,61 14,17 16,58 26,09 26,16 14,25

V1 cm 14,75 17,01 22,68 15,96 16,98 21,14 25,46 19,83 23,66 27,32 47,28 32,82

V2 cm 125,41 114,80 84,66 115,27 130,51 108,03 85,92 121,17 148,71 120,77 65,66 89,83

YTRAZO YTRAZO 3 4 cm cm 3,71 1,50 2,75 3,23 1,75 2,75 2,53 1,00 2,25 3,50 1,30 3,00 3,95 1,75 3,00 3,36 1,40 2,80 2,66 1,15 2,50 3,62 1,40 3,00 4,60 1,90 3,75 3,75 1,75 3,25 2,41 1,10 2,10 3,08 1,30 2,40

V3 cm 75,25 52,48 63,50 79,80 70,85 69,45 59,77 77,90 82,18 65,56 53,72 65,64

V4 cm 41,04 33,40 28,22 34,58 41,33 34,72 27,49 36,35 41,64 35,30 28,14 35,56

M3 429,74 315,30 201,28 398,77 473,85 348,49 217,23 418,21 657,72 423,38 175,39 291,68

V5 cm 41,04 31,67 26,46 33,47 41,33 31,36 26,96 36,35 40,56 35,30 27,49 31,61

Fr1 ─ 0,12 0,16 0,30 0,14 0,14 0,22 0,35 0,19 0,21 0,30 0,95 0,46

M4

ΔM

487,81 425,19 274,18 503,51 564,96 448,65 325,59 518,58 822,58 584,51 242,92 351,78

58,07 109,89 72,90 104,74 91,10 100,15 108,36 100,37 164,86 161,13 67,53 60,10

Fr2 ─ 2,96 2,87 2,19 2,72 2,99 2,55 2,15 2,86 3,25 2,77 1,55 2,06

Fr3 ─ 1,37 0,89 1,42 1,57 1,20 1,31 1,25 1,47 1,33 1,11 1,15 1,29

%ΔM Ac 12,66 29,68 30,67 23,22 17,54 25,13 39,92 21,43 22,27 31,97 32,29 18,68

cm 74,15 64,63 50,53 70,10 78,94 67,13 53,27 72,47 92,06 74,96 48,17 61,54

Fr4 ─ 0,55 0,45 0,42 0,45 0,53 0,46 0,39 0,47 0,48 0,44 0,43 0,51

Fr5 ─ 0,55 0,42 0,38 0,43 0,53 0,40 0,38 0,47 0,46 0,44 0,42 0,43

Vc

Ec

cm/s 60,89 56,84 50,26 59,20 62,82 57,93 51,61 60,20 67,85 61,22 49,08 55,47

cm 5,56 4,85 3,79 5,26 5,92 5,03 4,00 5,44 6,90 5,62 3,61 4,62

hv1 cm 0,11 0,14 0,26 0,13 0,14 0,22 0,32 0,20 0,28 0,37 1,12 0,54

hv2 cm 7,86 6,59 3,58 6,64 8,52 5,84 3,69 7,34 11,06 7,29 2,16 4,03

Vm Trh cm 58,15 42,94 45,86 57,19 56,09 52,09 43,63 57,13 61,91 50,43 40,93 50,60

seg 1,63 2,82 2,70 2,15 1,68 2,63 3,74 2,26 1,68 2,83 4,30 2,64

hv3 cm 2,83 1,38 2,02 3,18 2,51 2,41 1,79 3,03 3,38 2,15 1,44 2,15

hv4 cm 0,84 0,56 0,40 0,60 0,85 0,60 0,38 0,66 0,87 0,62 0,40 0,63

hv5 cm 0,84 0,50 0,35 0,56 0,85 0,49 0,36 0,66 0,82 0,62 0,38 0,50

G

Y4t

Hr

seg-1 174,57 202,09 178,27 191,96 221,52 191,60 183,52 188,83 262,66 225,17 146,92 158,16

cm 2,91 2,20 2,01 2,88 2,96 2,60 2,03 2,91 3,58 2,74 1,78 2,37

cm 2,50 2,00 2,50 3,40 2,50 2,80 2,70 3,20 3,70 3,00 2,00 2,20

hv4 cm 0,65 0,67 0,54 0,65 0,71 0,65 0,71 0,62 0,76 0,78 0,62

hv5 cm 0,63 0,55 0,40 0,58 0,68 0,58 0,71 0,56 0,72 0,70 0,62

Dos compuerta

Tabla 21. Resultados de la de dos compuertas Q l/s 1 4,33 2 3,52 3 2,50 4 5,05 5 6,41 6 3,68 7 4,38 8 2,81 9 6,31 10 4,65 11 8,07

W1 cm 1,50 1,50 1,50 1,50 2,00 2,00 2,00 2,00 2,50 2,50 2,50

W2 cm 5,40 5,40 5,40 5,40 5,40 5,40 5,40 5,40 5,40 5,40 5,40

A1 Cm2 168,00 248,00 140,00 480,00 496,00 190,00 228,00 118,00 330,00 188,00 460,00

A2 Cm2 34,00 32,00 32,00 24,00 36,00 44,00 40,00 42,00 46,00 42,00 40,00

A3 Cm2 60,00 54,00 42,00 66,00 78,00 70,00 70,00 46,00 104,00 86,00 150,00

A4 Cm2 120,00 96,00 76,00 140,00 170,00 102,00 116,00 80,00 162,00 118,00 230,00

A5 Cm2 122,00 106,00 88,00 148,00 174,00 108,00 116,00 84,00 166,00 124,00 230,00

V1 V2 cm/s cm/s 25,79 127,42 14,19 109,96 17,84 78,05 10,52 210,44 12,93 178,12 19,35 83,54 19,21 109,51 23,85 67,01 19,12 137,19 24,75 110,78 17,55 201,78

Laboratorio de Hidráulica : Resalto Hidráulico

V3 cm/s 72,21 65,16 59,47 76,52 82,21 52,51 62,58 61,18 60,68 54,10 53,81

V4 V5 cm/s cm/s 36,10 35,51 36,65 33,20 32,86 28,38 36,08 34,13 37,72 36,85 36,04 34,03 37,76 37,76 35,18 33,50 38,95 38,02 39,43 37,52 35,09 35,09

29

Fr1 Fr2 0,28 3,09 0,13 2,75 0,21 1,95 0,07 6,07 0,08 4,20 0,20 1,78 0,18 2,45 0,31 1,46 0,15 2,86 0,26 2,42 0,12 4,51

Fr3 1,32 1,25 1,30 1,33 1,32 0,89 1,06 1,28 0,84 0,83 0,62

Fr4 0,47 0,53 0,53 0,43 0,41 0,50 0,50 0,56 0,43 0,51 0,33

Fr5 0,45 0,46 0,43 0,40 0,40 0,46 0,50 0,52 0,42 0,48 0,33

hv1 cm 0,33 0,10 0,16 0,06 0,08 0,19 0,18 0,28 0,18 0,31 0,15

hv2 cm 8,12 6,05 3,05 22,14 15,86 3,49 6,00 2,24 9,41 6,14 20,36

hv3 cm 2,61 2,12 1,77 2,93 3,38 1,38 1,96 1,87 1,84 1,46 1,45

[email protected]

Universidad Libre

EE1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

cm 8,73 12,50 7,16 24,06 24,88 9,69 11,58 6,18 16,68 9,71 23,15

8.3.3

EE2 EE3 cm 9,82 7,65 4,65 23,34 17,66 5,69 8,00 4,34 11,71 8,24 22,36

EE4

cm cm 5,61 6,65 4,82 5,47 3,87 4,34 6,23 7,65 7,28 9,21 4,88 5,75 5,46 6,51 4,17 4,62 7,04 8,86 5,76 6,68 8,95 12,12

EE5 cm 6,73 5,85 4,80 7,98 9,38 5,98 6,51 4,76 9,02 6,90 12,12

HR-V1-2017-1

ΔEE cm 1,04 0,65 0,47 1,42 1,93 0,87 1,05 0,45 1,82 0,91 3,17

Ef % 18,64 13,45 12,20 22,85 26,54 17,85 19,33 10,72 25,82 15,86 35,41

Yc cm 3,61 3,14 2,50 4,00 4,68 3,23 3,63 2,71 4,63 3,78 5,46

YTRAZO YTRAZO 3 4 cm cm 1,50 3,00 1,35 2,40 1,05 1,90 1,65 3,50 1,95 4,25 1,75 2,55 1,75 2,90 1,15 2,00 2,60 4,05 2,15 2,95 3,75 5,75

M3

Ingeniería Ambiental

M4

ΔM

402,82 516,41 302,19 359,38 192,63 226,48 495,38 672,20 679,26 964,37 315,52 392,56 396,62 501,82 225,08 259,00 653,33 901,93 436,63 531,56 996,79 1605,74

113,59 57,19 33,85 176,82 285,11 77,04 105,20 33,93 248,60 94,93 608,94

%ΔM % 24,71 17,29 16,16 30,29 34,69 21,76 23,42 14,02 31,97 19,61 46,80

Ac

Vc

Ec

cm2 72,14 62,80 49,97 79,90 93,69 64,65 72,67 54,11 92,70 75,65 109,22

cm/s 60,06 56,03 49,98 63,21 68,44 56,86 60,28 52,01 68,08 61,50 73,90

cm 5,41 4,71 3,75 5,99 7,03 4,85 5,45 4,06 6,95 5,67 8,19

Vm Trh cm 54,15 50,91 46,17 56,30 59,96 44,27 50,17 48,18 49,82 46,77 44,45

seg 2,88 1,93 2,38 1,49 1,52 1,74 1,59 1,64 1,77 1,97 2,11

G

Y4t

Hr

seg-1 5,94 5,73 4,39 9,64 11,14 6,98 8,03 5,15 10,01 6,73 12,08

cm 2,80 2,39 1,93 3,11 3,63 2,20 2,62 2,07 3,09 2,51 3,30

cm 3,00 2,10 1,70 3,70 4,60 1,60 2,30 1,70 2,90 1,60 4,00

Canaleta Parshall

Tabla 22. Resultados de canaleta Parshall

CALIBRACION ECUACION POTENCIAL ECUACIÓN CURVE EXPERT Qt1 ERROR Qt1 Qt2 Error Qt2 l/s % l/s % 4,27 5,32 4,34 74,79 4,54 2,79 4,59 74,23 2,47 5,65 2,50 80,17 2,27 5,98 2,28 81,02 1,24 4,55 1,14 86,57 PROMEDIO 2,96 4,86 2,97 1,41 1,27 1,46 DESVIACION VARIANZA 0,48 0,26 0,49 MIN 1,24 2,79 1,14 MAX 4,54 5,98 4,59

Laboratorio de Hidráulica : Resalto Hidráulico

30

79,35 5,06 0,06 74,23 86,57

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Universidad Libre

8.4

Ingeniería Ambiental

Tipo de resalto

Tabla 23. Una compuerta (Tainter)

FR3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

HR-V1-2017-1

TIPO DE RESALTO 1,37 Ondular 0,89 No se forma 1,42 Ondular 1,57 Ondular 1,20 Ondular 1,31 Ondular 1,25 Ondular 1,47 Ondular 1,33 Ondular 1,11 Ondular 1,15 Ondular 1,29 Ondular

Laboratorio de Hidráulica : Resalto Hidráulico

Tabla 24. Dos compuertas

FR3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

31

TIPO DE RESALTO 1,32 Ondular 1,25 Ondular 1,30 Ondular 1,33 Ondular 1,32 Ondular 0,89 No se forma 1,06 Ondular 1,28 Ondular 0,84 No se forma 0,83 No se forma 0,62 No se forma

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Universidad Libre

8.5

HR-V1-2017-1

Ingeniería Ambiental

Anexo 4: Planos

Aquí el plano a escala, imprimir directamente desde Auto CAD. Incluir rotulo.

Laboratorio de Hidráulica : Resalto Hidráulico

32

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