Universidad Central del Ecuador Facultad de Ingeniería en Geología, Minas, Petróleos y Ambiental Laboratorio De Hidráulica Practica N° 7 Nombre: Luis Gonzalo Cruz Panchi
Fecha de Entrega: 24-07-2017
Carrera: Ingeniería Ambiental INTRODUCCIÓN El presente informe trata del análisis del perfil Creager, el perfil Creager tiene como característica que sigue la forma que tomara el fluido y se lo utiliza para la evaluación de caudales de creciente, es muy utilizado gracias a que con él se logra obtener un fluido estable. El objetivo de la práctica es analizar como el caudal va variando con su diferente altura, para así encontrar su curva de calibración.
1. TEMA: Vertedero Creager 2. OBJETIVOS Objetivo General:
Calcular el Caudal teórico y experimentalmente para obten er las cruvas de calibración.
Objetivo Específico:
Realizar tres aforos para determinar el caudal experimentalmente.
Determinar el caudal teórico usando las fórmulas aprendidas en clase.
Analizar la curva de calibración del vertedero Creager
3. MARCO TEÓRICO Vertedero Creager. – Es una obra hidráulica, se usan para evacuar caudales de creciente, pues la forma especial de su cresta permite la máxima descarga al compararlo con otra forma de vertedores para igual altura de carga de agua. Este vertedero cuyo ancho de cresta, es igual al ancho del canal está diseñado de modo que coincida con la forma de perfil inferior de la lámina vertiente, sobre un vertedero de pared delgada hipotético. Para el caso de las pequeñas obras de excedencias, en nuestro medio, es frecuente utilizar vertederos de perfil tipo Creager. La naturaleza del perfil permite que la descarga de agua sin peligro de producir erosión y por consecuente el daño de la estructura y también permite que el afluente no se desborde y conserve su cauce natural. Este tipo de vertederos o estructuras es el más usado en presas de concreto. El diseño de este tipo de estructuras toma como base la ecuación general para vertederos donde se tiene que:
= Q: Caudal de descarga C: Coeficiente de descarga Le: Longitud efectiva de la cresta H: Altura de carga sobre la cresta
Imagen N°1 Perfil tipo Creager
(Pinzon, 2013)
4. MATERIALES
Equipo 1. Canal de pendiente variable 2. Perfil Creager
Instrumental 3. Limnímetro (A ± 0,001m) 4. Cronómetro (± 1s) 5. Probeta graduada (± 1mL) 6. Recipiente 7. Regla (A ± 0,1mm)
Sustancias o Reactivos 8. Agua
2
1
3
4
7
5
6
5. PROCEDIMIENTO Con carga constante 1. Registrar la Temperatura. 2. Llenar de agua el banco hidráulico. 3. Medir el diámetro del orificio antes de encender la bomba del equipo. 4. Abrir la válvula hasta obtener un determinado caudal y esperar un tiempo a que este se estabilice. 5. Una vez estable, medir la altura entre el centroide del orificio y la superficie del agua en el tanque. 6. Aforar el caudal que pasa a través del orificio. 7. Calcular el diámetro contraído de la vena liquida y posteriormente calcular el desplazamiento de la vena liquida en el sentido X e Y. 8. Repetir el procedimiento para 9 caudales distintos.
Con carga variable 1. Calcular las dimensiones del tanque. 2. Señalar los niveles respectivos a una carga máxima h1 y una carga mínima h2 en el tanque. 3. Apagar el equipo y medir el tiempo de vaciado entre las cargas h1 y h2.
6. REGISTRO DE DATOS Tabla N°1 Dimensiones del Vertedero D
b
cm
cm
26
10.6
(Grupo de trabajo)
Tabla N°2 Registro de datos N
1
2
3
4
5
Altura(h)
Volumen Tiempo Qexper
cm 1.2
1.8
3.3
4.6
6.2
lt
s
lt/s
1.71
8.45
0.202
2.11
9.905
0.213
1.28
5.95
0.215
2.46
3.85
0.639
2.83
4.82
0.608
3.10
4.58
0.677
4.54
2.19
2.073
6.00
2.89
2.076
4.50
2.16
2.083
5.40
1.55
3.806
6.00
1.67
3.593
6.00
1.76
3.409
8.10
1.26
6.429
7.10
1.49
4.765
8.90
1.55
5.742
Qpromedio Q.teórico lt/s
lt/s
0.21
0.27
0.78
0.64
0.51
1.25
2.08
1.30
0.83
3.60
2.09
1.72
5.65
3.27
1.72
(Grupo de trabajo)
7. ECUACIONES FUNDAMENTALES
Cd
Caudal teórico
= . Q: caudal(m3/s) C: 2 Hd: Altura (m) B: 0.106 (m)
8. CÁLCULOS Cálculo del caudal real
Q1= V1/t1 =
1,71 8,45
= 0, 202 /
Q2= V1/t1 =
Q2= V1/t1
2,11
=
9,905
= 0,213 /
Qreal= (Q1+Q2+Q3)/3
1,28
=
5,95
(0, 202 + 0,213 + 0,215) /
= 0,215 /
Cálculo del caudal teórico
= . = 2(0.012). (0.106) = 2.78 × 10− (3/) −
2.78 × 10
1000 1
= 0.278(/)
Cálculo del coeficiente de descarga
=
0,210
=
0,27 4
= 0,77
3 = 0,210 /
9. GRÁFICAS Gráfica N°2 Curva de calibración
CURVA DE CALIBRACIÓN REAL-TEÓRICO 7.00 y = -0.1745x2 + 2.2688x + 0.6401 R² = 0.9997
6.00
y = -0.0469x2 + 1.1812x + 1.0088 R² = 0.9994
5.00 4.00
A R U T L A
3.00 2.00 1.00 0.00 0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
CAUDAL
(Cruz Luis, 2017)
10. ANÁLISIS DE RESULTADOS Se observa que en la Grafica N°2 mientras la altura sobre la cresta del vertedero Creager va incrementando, lo hace también el Cauda, se aprecia también como el caudal real sobrepasa a los valores del caudal teórico.
11. CONCLUSIONES
Se logro determinar los caudales teórico y real, en los cuales el real debe ser menor al teórico lo cual no es así, por lo tanto, los datos están mal tomados.
Se obtuvo los coeficientes de descarga y estos no tienen relación cercana, se debe a errores de medición o errores instrumentales.
12. RECOMENDACIONES Recomiendo que la práctica la realicemos todos, así cada uno tendrá una idea de lo que se está trabajando. Recomiendo que los equipos se encuentren en buen estado y bien calibrados, de lo contrario tendremos errores en las practicas.
13. AGRADECIMIENTOS Agradezco primeramente a Dios por darme la vida, a mí Familia por darme él estudio y el apoyo incondicional de cada día, a mis Ingenieros que poco a poco han ido inculcando sus conocimientos y valores en cada uno de nosotros en especial a la Ingeniería Ayudante, agradezco a mis amigos por los sabios consejos que me han sabido entregar.
14. BIBLIOGRAFÍA Castillo, G. (3 de Marzo de 2014). Obtenido de https://es.slideshare.net/millos1791/orificios31867038 Perez, A. (2014). Obtenido de http://www.fi.uba.ar/archivos/institutos_orificios_vertederos.pdf. Pinzon, D. (27 de Enero de 2013). blog. Obtenido de http://captacionesdeagua.blogspot.com/2013/01/diseno-de-captaciones.html Ramirez, A. (2014). Edu. Obtenido de http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/chorros_libres/ chorros_libres.htm
