Determinación experimental de sobreelevaciones generadas por obstrucciones alineadas con ápices de geometría rectangular y triangular en el canal abierto de pendiente variable computarizado H91.8D/10C

Abstract

Se realizó un estudio cuyo propósito fue determinar experimentalmente las sobreelevaciones generadas aguas arriba, por obstrucciones alineadas con ápices de geometría rectangular, ápices de geometría triangular de 90° y ápices de geometría triangular de 60°; realizados en el canal de pendiente variable computarizado H91.8D/10/C de la Universidad Privada Antenor Orrego, por la cual, para una adecuada estimación se determinó sus coeficientes de perdida de carga local según la influencia de los ápices de geometría de cada obstrucción ya mencionados, el distanciamiento entre prototipos (cada 6, 12 y 18 cm), caudales de 0.0096 m y 0.0108 m3 /s y pendientes de 0%, 0.1% y 0.2%. Las obstrucciones alineadas utilizadas son prototipos fabricados de madera de dimensiones de 0.03 m de ancho, 0.12 m de largo y 0.35 m de alto; con base de metal y orificio tipo rosca para su fijación y una plataforma de metal con recubrimiento de goma para integración de prototipos; por medio de los cuales, se elaboraron un total 36 obstrucciones de trabajo. Se utilizó como base teórica a Ven Te Chow y a Naudascher; en laboratorio se obtuvo las pérdidas de carga local aplicando la ecuación de energía la cual fue contrastada con la fórmula de Naudascher para determinar los coeficientes de perdida de carga local para cada tipo de obstrucción. Los resultados obtenidos para los coeficientes de pérdida de carga local fueron los siguientes: ζ =0.246 (para ápice de geometría triangular de 60° 2 filas@6, 12, 18 cm 1 columna), ζ =0.276 (para ápice de geometría triangular de 60° 3filas @6,12 y 18 cm y 1 columna), ζ =0.294 (para ápice de geometría triangular de 60° 2filas @6,12 y 18 cm y 2 columnas), ζ =0.325 (para ápice de geometría triangular de 60° 3filas @6,12 y 18 cm y 2 columnas), ζ =0.301 (para ápice de geometría triangular de 90° 2filas @6,12 y 18 cm y 1 columna), ζ =0.365 (para ápice de geometría triangular de 90° 3filas @6,12 y 18 cm y 1 columna), ζ =0.387 (para ápice de geometría triangular de 90° 2filas @6,12 y 18 cm y 2 columnas), ζ =0.394 (para ápice de geometría triangular de 90° 3filas @6,12 y 18 cm y 2 columnas) , ζ =0.358 (para ápice de geometría rectangular 2filas @6,12 y 18 cm y 1 columna), 3 /s ζ =0.386 (para ápice de geometría rectangular 3filas @6,12 y 18 cm y 1 columna), ζ =0.396 (para ápice de geometría rectangular 2filas @6,12 y 18 cm y 2 columnas) y ζ =0.407 (para ápice de geometría rectangular 3filas @6,12 y 18 cm y 2 columnas). Teniendo estos valores nos permitió determinar las sobreelevaciones con la formula despejada por Naudascher y al igual fue contrastada con las sobreelevaciones que se obtuvieron en laboratorio obteniendo una igualdad al comparar ambos resultados. Se concluyó que la sobreelevación de la superficie de agua generadas aguas arriba por obstrucciones conformada por bloques alineados con ápices de geometría rectangular, son mayores en 6% a los ápices de geometría triangular de 90° y mayores en 24% a los ápices de geometría triangular de 60°.

A study was carried out whose purpose was to experimentally determine the upstreams generated upstream, by obstructions aligned with apexes of rectangular geometry, apexes of triangular geometry of 90 ° and apexes of triangular geometry of 60 °; made in the computerized variable slope channel H91.8D / 10 / C of the Antenor Orrego Private University, for which, for an adequate estimate, its local load loss coefficients were determined according to the influence of the geometry apices of each obstruction already mentioned, the distance between prototypes (every 6, 12 and 18 cm), flow rates of 0.0096 m3 / s and 0.0108 m3 / s and slopes of 0%, 0.1% and 0.2%. The aligned obstructions used are prototypes made of wood with dimensions of 0.03 m wide, 0.12 m long and 0.35 m high; with metal base and threaded hole for fixing and a metal platform with rubber coating for prototype integration; by means of which, a total 36 work obstructions were elaborated. Ven Te Chow and Naudascher were used as theoretical basis; In the laboratory the local load losses were obtained by applying the energy equation which was contrasted with the Naudascher formula to determine the local load loss coefficients for each type of obstruction. The results obtained for the local load loss coefficients were the following: ζ = 0.246 (for 60 ° triangular geometry apex 2 rows @ 6, 12, 18 cm 1 column), ζ = 0.276 (for 60 ° triangular geometry apex 3 rows @ 6.12 and 18 cm and 1 column), ζ = 0.294 (for 60 ° triangular geometry apex 2 rows @ 6.12 and 18 cm and 2 columns), ζ = 0.325 (for 60 ° triangular geometry apex 3 rows @ 6.12 and 18 cm and 2 columns), ζ = 0.301 (for triangular geometry apex of 90 ° 2 rows @ 6.12 and 18 cm and 1 column), ζ = 0.365 (for triangular geometry apex of 90 ° 3 rows @ 6.12 and 18 cm and 1 column), ζ = 0.387 (for triangular geometry apex of 90 ° 2 rows @ 6.12 and 18 cm and 2 columns), ζ = 0.394 (for triangular geometry apex of 90 ° 3 rows @ 6.12 and 18 cm and 2 columns), ζ = 0.358 (for rectangular geometry apex 2 rows @ 6.12 and 18 cm and 1 column), ζ = 0.386 (for rectangular geometry apex 3 rows @ 6.12 and 18 cm and 1 column), ζ = 0.396 (for apex of rectangular geometry 2 rows @ 6.12 and 18 cm and 2 columns) and ζ = 0.407 (pair at apex of rectangular geometry 3 rows @ 6.12 and 18 cm and 2 columns). Having these values allowed us to determine the over-elevations with the formula cleared by Naudascher and likewise it was contrasted with the over-elevations that were obtained in the laboratory obtaining an equality when comparing both results. It was concluded that the over-elevation of the surface of water generated upstream by obstructions formed by blocks aligned with apexes of rectangular geometry, are greater than 6% at the apexes of triangular geometry of 90 ° and greater by 24% at the apexes of triangular geometry of 60 °.