FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
MEDICION DE CAUDALES DE UN FLUJO MEDIANTE EL USO DE VERTEDEROS
LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA : LABORATORIO
: ING. HERQUINIO ARIAS, MANUEL VICENTE : ENRIQUEZ TORRES, JOHN : VII : B-1 HUANCAYO-2012
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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL 1.1. OBJETIVOS GENERAL:
Evaluar caudales en canales abiertos a través de Placa plana (Vertederos).
1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Medir flujos en canales abiertos en función al tiempo en vertederos triangulares.
II. MARCO TEÓRICO 2.1. VERTEDEROS: Un vertedero es un dique o pared que intercepta una corriente de un líquido con superficie libre, causando una elevación del nivel del fluido aguas arriba de la misma. Los vertederos se emplean bien para controlar ese nivel, es decir, mantener un nivel aguas arriba que no exceda un valor límite, o bien para medir el caudal circulante por un canal. Como vertedero de medida, el caudal depende de la altura de la superficie libre del canal aguas arriba, además de depender de la geometría; por ello, un vertedero resulta un medidor sencillo pero efectivo de caudal en canales abiertos. Los vertederos pueden clasificarse de la siguiente manera:
Según la altura de la lámina de fluido aguas abajo, en vertederos de lámina
libre si z´zc (Figura 1b).
Según la disposición en planta del vertedero con relación a la corriente, en
vertederos normales (Figura 2a), vertederos inclinados (Figura 2b), vertederos quebrados (Figura 2c) y vertederos curvilíneos (Figura 2d ).
según el espesor de la cresta o pared, en vertederos de cresta afilada (Figura 3a) y vertederos de cresta ancha (Figura 3b).
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H
Z
H Z
ZC
ZC
Z
’
Z
’
(a)
(b)
Figura 1. a) Vertedero de lámina libre; b) Vertedero sumergido.
a
b
c
d
Figura 2. a) Vertedero normal; b) Vertedero inclinado; c) Vertedero quebrado; d) Vertedero curvilíneo.
Los vertederos de cresta afilada sirven para medir caudales con gran precisión, mientras que los vertederos de cresta ancha desaguan un caudal mayor. De aquí la diferencia de aplicaciones entre ambos: los de cresta afilada se emplean para medir caudales y los de cresta ancha, como parte de una presa o de otra estructura hidráulica, para el control del nivel.
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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Dichos vertederos también se clasifican según la forma de la abertura en:
rectangulares (Figura 4a), trapezoidales (Figura 4b), triangulares (Figura 4c) y parabólicos (Figura 4d ).
Figura 3. a) Vertedero de cresta afilada; b) Vertedero de cresta ancha.
Figura 4. Vertedero (a) rectangular; (b) trapezoidal; (c) triangular; (d) parabólico.
2.2. VERTEDERO TRIANGULAR: Este tipo de vertedero se emplea con frecuencia para medir caudales pequeños (inferiores aproximadamente a 6 l/s). En la Figura 5 se muestra un esquema de la geometría de este tipo de vertedero.
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θ
H-h
Figura 5. Geometría del vertedero triangular.
2.2.1. CÁLCULO DEL CAUDAL TEÓRICO: El caudal total, teórico, será:
Q: Caudal a calcular. V: Volumen. T: Tiempo promedio calculado atravez de cuatro lecturas mínimo.
2.4. EQUIPO Y MATERIALES: 2.4.1. FLUJO POR VERTEDEROS: Una boquilla especial que se acopla a la boquilla de salida del Banco Hidráulico .
Dos pantallas tranquilizadoras que, junto con el elemento anterior, proporcionan una corriente lenta en el canal.
Un medidor de nivel consistente en un “nonius”, que se ajusta en un
mástil, donde las alturas quedan señaladas en un calibre acoplado a éste.
Un pequeño garfio o una punta se acoplan a la base inferior del mástil para realizar las medidas.
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Dos vertederos de escotadura rectangular y en forma de “V”, que se
montan en un soporte y se fijan a la parte final del canal del Banco Hidráulico.
2.4.2. USOS DEL EQUIPO:
Estudio de las características de flujo a través de un vertedero de escotadura rectangular, practicado en una pared delgada.
Estudio de las características del flujo a través de un vertedero con escotadura en forma de “V”, practicado en una pared delgada.
2.4.3. PROBETA: Es un instrumento volumétrico, que permite medir volúmenes. Esta formado por un tubo generalmente transparente de unos centímetros de diámetro, y tiene una graduación (serie de marcas grabadas) desde 0 ml. (hasta el máximo de la probeta) indicando distintos volúmenes. En la parte inferior posee una base que sirve de apoyo, mientras que por la parte superior se introduce el líquido, suele tener un pico que permite verter el líquido. Para la practica la probeta nos ayudar a determinar el caudal.
III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Montar el equipo.
Colocar la placa de escotadura triangular en el equipo asegurando cuidadosamente, para evitar posibles fugas de agua.
Suministrar agua al canal hasta que se descargue por el vertedero. Procurando establecer un régimen de flujo, según la abertura dada por la válvula de regulación de flujo ubicado luego de la bomba de suministro.
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Medir un volumen determinado y cronometrar el tiempo en que tarda en llenar dicho volumen.
Realizar el mismo procedimiento variando el régimen de flujo con la válvula de apertura montada luego de la bomba de agua.
IV. DATOS Y RESULTADOS
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Donde: QR: Caudal real o experimental (ml/seg). V: Volumen marcado por el medidor volumétrico (ml). T: tiempo marcado por el cronometro (seg).
V.CONCLUSION * Los vertederos permiten hacer mediciones de caudal y controlan los niveles del mismo. *Concluimos que en toda práctica experimental es necesario repetir el procedimiento varias veces para lograr una mayor precisión y exactitud, sin embargo, como todo experimento tiene un margen de error es imposible lograr los resultados con una mayor precisión y exactitud.
VI.RECOMENDACIONES
*Para la toma de datos debemos organizarnos adecuadamente puesto que implica mucha
dedicación y es muy importante que estos sean verídicos. *Se toman todos los datos necesarios para después poder descartar los que no sean convenientes o no tengan relación con los datos reales, esto concerniente a la teoría de errores. VII.BIBLOGRAFIA
*Azevedo N., J. M. y Acosta A., G. Manual de Hidráulica. Sexta edición. 1976. *Sotelo A., G., Hidráulica general. Volumen I, Sexta edición, México, 1982.
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