Descripción: laboratorio de hidraulica de la universidad nacional mayor de san marcos
Descripción: laboratorio de hidraulica de la escuela academica profesional de ingenieria mecanica de fluidos de la universidad nacional mayor de san marcos
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PARCIAL 1
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LABORATORIO LABORA TORIO DE HIDRAULICA II
AFORO DE CORRIENTES RESUMEN:
La medición del gasto por el método área de velocidades se debe realizar con un metodología similar al aforo de corrientes en un canal prismático utilizando el molinete hidráulico que va conectado a un Dispositivo electrónico digital que nos da el valor de la velocidad del caudal circulante circulante en cada vertical en rea eali lida dad d esta esta es la apli aplica caci ción ón prác prácti tica ca de este este expe experi rim mento ento ante antess realizado.se puede observar que en mayor tirante de !."! m #hay mayor caudal !.$%&' m $(s # debido ala presencia de mayor area !.'" m% #. )on estos estos resultad resultados os y los datos que que teníamos teníamos de velocidad velocidades es obtenemos el caudal para cada vertical trazada y la suma es el caudal total que como se observó en la experiencia experiencia el caudal es *educido. +e logro estimar el valor del caudal que circula por un canal natural utilizando el método de área , velocidad.
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:1D3)391+ D1 5L2<*5 C 41L)3D5D1+ figura -- # 7777777777777777777777 -!
AFORO DE CORRIENTES 1.- OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA:
-.-8eneral.,
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)alcular el caudal que circula por una sección de un canal 6or el método de área E velocidad que circula a través de un canal mediante la utilización de un molinete hidráulico
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-.% 1specíficos., -
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DibuFar la sección transversal con su distribución de velocidades respectiva. )onocer y entender el funcionamiento de un molinete hidráulico 5plicar lo estudiado en la utilización del molinete hidráulico como medio de medición de velocidades.
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)alcular la velocidad media la sección )alcular el caudal que circula por un canal.
2.- APLICACIONES PRÁCTICAS:
, +3+21:5 D1 58<5 C +5915:3192 *<*5L figura - #
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)92*L C :932*3 D1 )5
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+3+21:5 C )92*L D1 *318+ figura $ #
1+2
3.- MARCO TEORICO
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La necesidad de conocer el gasto que circula por una conducción libre ha ocasionado la creación y el desarrollo de una gran cantidad de métodos para ese fin. 5lgunos de estos métodos requieren aparatos confeccionados con esmero o bien obras que necesitan especial atención en su proyección y su construcciónG otros por el contrarioH son simples y sencillos. La experiencia de <*++ y otros países en el empleo de métodos de aforo en la eFecución de los planes de uso del aguaH ha definido una serie de requisitos para los medios de medición del agua. Las principales y más importantes finalidades de la medición del caudal en las conducciones libres sonB
Determinar la magnitud de los recursos de agua de los sistemas hidráulicos y los recursos hídricos de las fuentes superficiales y subterráneas. 8arantizar la información necesaria para una buena explotación de los canales y obras hidrotecnicas. 8arantizar el sistema de datos necesarios para la proyección y eFecución de medidas encaminadas a elevar la efectividad del sistemaH así como para la determinación de formulas y coeficientes empíricos. Determinar cotidianamente los volImenes de agua en las corrientes naturales y en caso de fenómenos extremos. 8arantizar el desarrollo adecuado de experiencias de campo o laboratorio en las cuales sea necesario determinar el gasto de las conducciones libres.
Debido a la gran cantidad de métodos y medios existentes para la medición de los caudales de una conducción libreH la clasificación de estos es amplia y varia de un autor a otro. 1ntre estos métodos tenemos los conocidos como indirectos o área,velocidadH son aquellos que se basan en la medición de la distribución de la velocidad en la sección transversal para posteriormenteH de acuerdo con el principio de continuidadH calcular el gasto que atravesó la sección en el momento de la medición. Los métodos directos son aquellos que utilizan un instrumento u obra calibradaH para con el auxilio de ella determinar de forma inmediata el gasto que circula. Las variantes de este método sonB el volumétricoH el gravimétricoH las canaletas calibradasH los vertedoresH las obras hidrométricasH las obras reguladorasH las secciones de controlH etc. La medición de la velocidad se realiza por medio de instrumentos especiales tales comoB molinetesH tubos de 6itotH flotadoresH etc. METODOS DE AREA-VELOCIDAD
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6ara el cálculo del gasto mediante los métodos de área,velocidadH es necesario conocer la distribución de velocidades en la sección transversal que sirve de sección de aforo. La distribución de velocidades en la sección transversal depende de la forma geométrica de la secciónH la rugosidad del perímetro moFadoH la alineación del canal y las características del fluidoH entre otros. Los gráficos que muestran la variación de la velocidad en la sección transversal pueden confeccionarse dividiendo dicha sección mediante varias verticales y con un instrumento previamente calibrado medirH a partir de la superficie libre y a intervalos constantes hasta muy cerca del fondoH la velocidad en una serie de puntosH y luegoH por una interpolaciónH realizar el trazado de las curvas de velocidadH ya sea en una vertical o en figura ; #una sección transversal. 5 partir de la curva correspondiente a cada vertical puede determinarse a escala la velocidad a cualquier profundidad. La velocidad media en la vertical es igual al área de la curva de velocidades dividida por la profundidad de circulación de dicha vertical. Luego de largos estudios se ha llegado a las siguientes conclusiones con respecto a la distribución de velocidadesB
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figura &# La velocidad máxima se encuentra el ; y %;J de la profundidad y este porcentaFe aumenta con la profundidad de la sección. La curva de velocidades correspondiente a cada vertical se aproxima a una parábola de eFe horizontal que pasa por el punto de máxima velocidad. La velocidad media del $J y un error medio del -J. La velocidad media en una vertical es la media aritmética de las velocidades al %! y el "!J de la profundidadG con un error máximo de -J y un error medio nulo.
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La velocidad media en una vertical es del "! al @;J de la velocidad en la superficie aunque el valor medio de cientos de observaciones es de un ";J.
figura - # MOLINETE HIDRÁULICO
1l elemento fundamental de este equipo de precisión es una rueda con aspas o cazoletas que son movidas por la corrienteH y cuya velocidad de rotación depende de la velocidad del agua. La velocidad de rotación se determina por un mecanismo que a cada cierto nImero de revoluciones abre y cierra un circuito eléctrico conectado a un seKalizadorH que puede emitir una seKal eléctrica o lumínicaH o accionar un contador mecánico o digital. De acuerdo con el nImero de seKales emitidas en un periodo de tiempoH se puede conocer la velocidad de rotación promedio del molinete. 1ntre la velocidad de la corriente 4 m(s# y la cantidad de vueltas en un segundoH nH existe una dependencia rectilínea. V = Vo + Kn
DondeB 4o es la velocidad antes del inicio de la rotación de la hélice velocidad inicial#. es el coeficiente de la hélice. figura - #
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- 2ener poco rozamiento en sus partes mecánicas. - +er poco sensible al efecto de las corrientes verticales. - Auncionar solamente por efecto de la componente de la velocidad
perpendicular a él en la dirección del corriente#. Las principales desventaFas del uso de los molinetes sonB
la imposibilidad de comprobar su exactitud en condiciones de trabaFo. La dificultad de regularlos sin calibración.
236+ D1 :L39121+ a# 2ipo taza cónica
b# 2ipo hélice
4.- ESQUEMA DE LA PRÁCTICA:
1n el siguiente esquema mostraremos los materiales y equipos utilizados en el desarrollo de la prácticaB -
AL1:12* "#
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:L39121 >3D*5
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:1D3)391+ D1 5L2<*5 C 41L)3D5D1+ figura -- #
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5.- PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA
Los siguientes pasos fueron necesarios para llevar adelante el experimentoB
+e toma medidas deB -
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5ltura del vertedero La lectura de la mira mecánica en el vertedero. La lectura de la mira mecánica donde se ubicará el micromolinete.
+e alinea correctamente el micromolinete. +e procede a deFar circular el fluido por la tubería hacia el canal *ehbocM. +e toma lecturas deB -
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Las dimensiones del canal.
La mira mecánica donde se ubica el micromolineteH para determinar el tirante. Las velocidades del fluido en distintas zonas de la sección transversal del canal. 6rimero en la superficieH luego a !.%H !.&H !." de la altura del tirante y finalmente al fondo del canal. Del medidor electro magnético. La lectura final de la mira mecánica en el vertedero.
+e corta el suministro de fluido.
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6.- HOJA DE LEVANTAMIENTOS DE DATOS
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.CALCULOS:
5*15+B m# -., !.%! N !.&! O !.-% :% %., !.&! N !.&! O !.$& :% $., !."! N !.&! O !.'" :% 41L)3D5D1+ 6*:1D3B :(s# 65*5 !." -# !.&!H !.&;H !.&&H !.&; H !.&; O !.&'% %# !.&&H !.&;H !.&&H !.&;H !.&? O !.&;" $# !.&%H !.&-H !.&%H !.&$H !.&% O !.&%
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N 1n cuanto al cálculo primero de áreas como lo realice con un programa no hay mayor problema con los resultados. N )on estos resultados y los datos que teníamos de velocidades obtenemos el caudal para cada vertical trazada y la suma es el caudal total que como se observo en la experiencia el caudal es reducido. N 1l método utilizado para su cálculo fue el de área velocidad o principio de continuidadH. 5hora refiriéndonos al cálculo del coeficiente de 4elocidadH )oriolis observamos un valor muy alto en comparación con anteriores experiencias en canales prismáticos. esto puede deberse a que el rio que fue obFeto de aforo tenia tirantes muy baFos en comparación con su ancho total los tirantes de las verticales no sobrepasan los !.$ m mientras que su ancho es de casi & m y segIn lo expresado en teoría en estos casos por lo comIn el ING. MOISES PERALES
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valor del coeficiente de )oriolis es elevado no nos dan un dato puntual o un rango pero obtuve un valor cercano a -!H además debemos tomar en cuenta que aquí la rugosidad Fugara un valor importanteH también la forma geométrica del canal en este caso indefinidaH haciendo un trazo más o menos parecido podemos observar que es muy irregular. N Debido a estas y otras razones tales como la forma de realización de las mediciones es que este coeficiente nos arroFa este valor alto. CONCLUSIONES
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+e pudo utilizar de manera satisfactoria el micromolinete hidráulico como medio de medición de velocidades. +e analizó la distribución de velocidades en una sección transversal del canal *ehbocM. +e logró determinar el gasto que circula por medio del método de área velocidad. >emos llegado a la conclusión de que es menor le velocidad en el fondo y en los lados del canal por el rozamiento que exista con este. La máxima velocidad se produce en el medio de la sección. +e logro estimar el valor del caudal que circula por un canal natural utilizando el método de área , velocidad. se puede observar que en mayor tirante de !."! m #hay mayor caudal !.$%&' m$(s # debido ala presencia de mayor area !.'" m% #
BIBLIORAFIA -
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P:anual de 6rácticas del Laboratorio de >idráulicaQ Dr. 1rnesto 8arcía *uiz P>idráulica de )anales 5biertosQ *ichard >. Arench
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P:ecánica de Aluidos con 5plicaciones en 3ngenieríaQ 0oseph /. Aranzini 8uía 9R ? del :anual de Laboratorio de >idráulica 33H 5foro de )orrientes. :étodo Srea,4elocidad.
