ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental Ingeniería Ambiental Laboratorio de Hidráulica Básica
PRÁCTICA No. 01
METODOS DE MEDICION DE CAUDAL EN UN CANAL ABIERTO Nombre: Fernanda Iles Fecha de Realización: 19 – 05 – 2015. Fecha de Entrega: 26 – 05 – 2015
PRÁCTICA No. 1 1. OBJETIVOS: Conocer y comparar tres métodos de medición de caudal. Familiarizar al estudiante con varias deniciones !"sicas utilizadas en #idr"ulica.
2. GENRALIDADES:
$a medida de caudal consiste en la determinación de la cantidad de volumen %ue circula por un r&o' conducción' canal' etc por unidad de tiempo. 3. DEFINICIONES: C()*($' +(,- */,C(+(.
Caudal es la cantidad de uido %ue avanza en una unidad de tiempo por un r&o' canal' oleoducto' tu!er&a' etc. ,e dene tam!ién como el volumen de uido %ue pasa por un "rea determinada en la unidad de tiempo. )nidad 3"sica ,istema Internacional 4,.I. metro c7!ico8seundo 4m :8s ;/$CI*(*.
/s la relación %ue se esta!lece entre la distancia %ue recorre un o!
X t
*onde ; > ;elocidad 4m8s ? > *istancia recorrida 4m t > tiempo 4s )nidad 3"sica ,istema Internacional 4,.I. metro8seundo 4m8s
(/( */ $( ,/CCI@A -(A,;/,($.
/s el "rea %ue ocupa el l&%uido en el canal en dirección normal al u
4. SÍNTESIS TERICA:
/Bisten varios métodos de medición de caudal en un canal a!ierto' los m"s utilizados se presentan a continuación D-* ;$)D-IC.
Consiste en la medición del tiempo %ue se tarda en llenar un recipiente de volumen conocido. /l tiempo de llenado de!e ser medido con precisión especialmente cuando se trata de pocos seundos. =ara o!tener me
D-* */ ;/$CI*(* /A $( ,)=/FICI/.
/ste método se !asa en la medición de la velocidad supercial del u
Caudal 4m:8s ; > ;elocidad supercial del u Grea de la sección transversal 4m 2
D-* */$ -(H(*.
/ste método consiste en verter en el uido una cantidad de trazador y medir el tiempo %ue recorre auas a!a
!. INSTRUMENTACIN:
Canal Jidrodin"mico 3alde Cronómetro =elota de =in =on $imn&metro FleBómetro
". PRUEBAS A REALI#ARSE:
D-* ;$)D-IC (!rir la llave del canal #idrodin"mico. -ener cuidado %ue el calado sea pe%ueo con la nalidad de poder tomar el volumen en el !alde de!ido %ue el recipiente es muy pe%ueo. Calcular el volumen del recipiente a utilizar en el llenado del caudal. -omar con el cronómetro el tiempo %ue tarda en llenarse el recipiente. ealizar este procedimiento al menos tres veces con el mismo caudal para vericar el valor. Con los valores encontrados podemos calcular el caudal.
D-* */ ;/$CI*(* /A $( ,)=/FICI/. Con el mismo caudal utilizado en el método volumétrico seleccionar y medir : m del canal. Con el cronómetro tomar el tiempo de recorrido de un cuerpo otante en este caso la pelota de pin pon en la distancia medida anteriormente. ealizar este procedimiento al menos tres veces con el mismo caudal para vericar el valor. edir el calado en el canal con la ayuda del limn&metro para encontrar el "rea de la sección transversal en el canal de anc#o 0'K0 m Con los valores encontrados anteriormente podemos calcular la velocidad supercial y a su vez el caudal.
D-* */$ -(H(*. Con el mismo caudal utilizado en los dos métodos anteriores seleccionar y medir 2 m del canalL con la nalidad %ue el uido no se desvanezca r"pidamente. ;ierta en el uido una cantidad de trazador de Eorma r"pida y puntual al inicio de la distancia medida anteriormente. -ome el tiempo de lleada del primer y 7ltimo punto de la nu!e de colorante. ,e utilizar" el promedio de estos valores. ealizar este procedimiento al menos tres veces con el mismo caudal para vericar el valor. Calcule el "rea de la sección transversal. Con los valores encontrados anteriormente podemos calcular la velocidad y a su vez el caudal.
$. PRESENTACION DE RESULTADOS:
M.1.
/N/=$ */ CG$C)$
/-* ;$)O-IC *> 0'::2 m d> 0'22K m #> 0':19 m V =
πh 3
> 0'166m r> 0'112m
( R 2+ r 2+ Rr ) V =
π ( 0,319 m) 3
V =0,019 m Q=
[ ( 0,166 ) + ( 0,112 ) + ( 0,166∗0,112) ] 2
2
3
V s 3
1000<¿= 0,00721
¿ ∗1 m3
3
Q=
17,8 m 2,47 s
m s
=7,206
s
¿
D-* */ ;/$CI*(* /A $( ,)=/FICI/ *istanci a (nc#o
:m
Calado -iempo
0'Km
A = ancho∗calado A = 0,4 m∗0,050 m =0,02 m V =
V =
d m 3m 9,49 s
Q = A∗V
=0,316
m s
2
0'050 m 9'K9 s
1000 <
¿ =6,32 ¿ 3
s
1m
m m Q =0,02 m ∗0,316 =0,00632 s s
3
2
∗¿
D-* */$ -(H(* *istanci a (nc#o
2m
Calado
0'Km
Tiempo=
5,59 s + 7,59 s 2
=6,59 s
A = 0,4 m∗0,050 m =0,02 m V =
2m 6,46 s
=0,310
1000 <
2
m s
¿ =6,192 ¿ 3
1m
s
m m Q =0,02 m ∗0,310 = 0,00619 s s 2
M.2.
0'050 m
3
∗¿
=/,/A-(CI@A */ /,)$-(*,
D-* ;$)D-IC VOLUMEN DEL RECPEN!E "lt# !EMPO CAUDAL "$#
VOLUMEN DEL RECPEN!E "m%#
CAUDAL "lt&$#
CAUDAL "m%&$#
2'5K M'206 0'00M21 1 1M'P 2':: 0'01MP 2'5K 2'KM -a!la 1. Caudal medido a través del étodo ;olumétrico para el primer caudal
CAUDAL VOLUMEN DEL !EMPO RECPEN!E "lt# "$#
VOLUMEN DEL
CAUDAL "lt&$#
CAUDAL "m%&$#
RECPEN!E
2'5: M'K0 0'00MK0 2 1M'P 2':M 0'01MP 2':2 2'K1 -a!la 2. Caudal medido a través del étodo ;olumétrico para el seundo caudal
VOLUMEN DEL RECPEN!E "lt# !EMPO CAUDAL "$#
:
VOLUMEN DEL RECPEN!E "m%#
1'MM 1'5: 1'M: 1'6P
1M'P
CAUDAL "lt&$#
CAUDAL "m%&$#
10'62
0'01062
0'01MP
-a!la :. Caudal medido a través del étodo ;olumétrico para el tercer caudal /-* */ $( ;/$CI*(* /A $( ,)=/FICI/ CAUD AL
D'!ANC !EMP CALAD Ancho AREA VELOCDA CAUDAL CAUDAL A "m# O "$# O "m# "m# "m(# D "m&$# "lt&$# "m%&$#
9': 9':6 9'P 9'K9
0'05 0'K 0'020 0':16 6':56 0'006 1 : 0'05 0'05 0'051 0'050 -a!la K. Caudal medido a través del étodo de la velocidad en la supercie para el primer caudal
CAUD AL
2
D'!ANC !EMP CALAD Ancho AREA VELOCDA CAUDAL CAUDAL A "m# O "$# O "m# "m# "m(# D "m&$# "lt&$# "m%&$#
:
M'92 M'P5 P'0P M'95
0'05M5 0'05M 0'056 0'05M 0'05M
0'K
0'02:
0':MM
P'5P5
0'009
-a!la 5. Caudal medido a través del étodo de la velocidad en la supercie para el seundo caudal
CAUD D'!ANC !EMP AL A "m# O "$#
CALA DO "m#
Ancho AREA "m# "m(#
VELOCD AD "m&$#
CAUDAL CAUDAL "lt&$# "m%&$#
M'0M M'1 6'96 M'0K
0'066 0'K 0'02M 0'K26 11'::0 0'011 : : 0'06M 0'066 0'06M 0'06M -a!la 6. Caudal medido a través del étodo de la velocidad en la supercie para el tercer caudal
/-* */$ -(H(* CAUD D'!ANC !EMP AL A "m# O "$#
CALA DO "m#
Ancho AREA VELOCDA CAUDAL CAUDAL "m# "m(# D "m&$# "lt&$# "m%&$#
6'59 5'9P 6'P1 6'K6
0'05 0'K 0'020 0':10 6'225 0'006 1 2 0'05 0'05 0'051 0'050 -a!la M. Caudal medido a través del étodo del trazador para el primer caudal CAUD AL
D'!ANC !EMP CALAD Ancho A "m# O "$# O "m# "m#
AREA "m(#
VELOCDA D "m&$#
CAUDAL "lt&$#
CAUDAL "m%&$#
5'P6 5'91 5'P: 5'PM
0'05M5 0'K 0'02: 0':K1 M'M56 0'00P 2 2 0'05M 0'056 0'05M 0'05M -a!la P. Caudal medido a través del étodo del -razador para el seundo caudal
CAUD AL
:
D'!ANC !EMP CALAD Ancho A "m# O "$# O "m# "m#
2
5'2P 5':9 5'215 5':0
0'066 0'06M 0'066 0'06M 0'06M
0'K
AREA "m(#
VELOCDA D "m&$#
CAUDAL "lt&$#
CAUDAL "m%&$#
0'02M
0':MP
10'0KM
0'010
-a!la 9. Caudal medido a través del étodo del -razador para el tercer caudal %. CONCLUSIONES:
1. ;enta
étodo ;olumétrico
étodo de la ;elocidad en la ,upercie
Venta*a$
/s muy sencillo de calcular si se cuenta con un recipiente de medidas conocidas.
/s mas preciso al momento de determiner el caudal de!ido %ue si se cuenta con el area de la secciónL el tiempo la distancia es Eacil la determinación del caudal.
De$+enta*a$
/s util siempre y cuando el caudal sea pe%ueoL o por e
Con este método se pretende conocer la ,on los m"s sencillos pero velocidad media de la tam!ién los m"s sección para ser impresisos por lo tanto su étodo del -razador multiplicada por el "rea' y uso %ueda limitado a conocer el caudal' se7n situaciones donde no se la ecuación de re%uiera de muc#a continuidad. precision 2. )n método aplica!le a la medicion de caudales en rios seria el método de la velocidad de las supercies. Qa %ue se puede calcular un "rea aproBimada y asi poder tener un caudal aproBimado. :. )n método aplica!le a la medicion de caudales en tu!er&as seria el método del trazador siempre y cuando se tena a la mano un recipiente adecuado. &. BIBLIOGRAFÍA:
Gvila' ,. 4s.E.. Fundamentos de Hidráulica General 4;ol. ;ol. 1. ecuperado el *omino 2K de ayo de 2015 Medición de Caudal . 4s.E.. ecuperado el *omino 2K de ayo de 2015' de edición de Caudal #ttp88materias..u!a.ar8M6098material8,0:05edicionCaudal1.pdE
,treet' ;. 4s.E.. Elementos de Mecánica de Fluídos ecuperado el *omino 2K de ayo de 2015 10.
ANE'OS:
M)todo$ ,ara medir el ca-dal. Vent-r/metro:
Inventado por Jersc#el' se compone de una !o%uilla redondeada' de la aranta o parte estrec#a y de un diEusor de "nulo conveniente para unirse a la caer&a en %ue se va a situar. ,u Eunción !"sica consiste en producir un estranulamiento en la sección transversal en la tu!er&a' el cual modica las presiones. ediante la variación de estas presiones es posi!le conocer el asto %ue circula por sección.
;entur&metro en una tu!er&a
;entur&metro Dia0ragma$:
/n tu!er&as donde se permita una ran pérdida de ener&a para eEectuar el aEoro se puede utilizar un diaErama para estranular la sección Consiste en una placa' donde se encuentra un oricio de "rea (o' la cual se inserta dentro de la tu!er&a en la sección deseada. $a modicación en las velocidades ocasiona un cam!io en las presiones' antes y después del diaErama cuyo valor
determina el asto.
*iaErama en una -u!er&a -u!er&a
*iaErama en una
