ESCUELA DE POSGRADO POSGRADO PROGRAMA PROGRAMA DE MAESTRÍA M AESTRÍA EN RIEGO Y DRENAJE DREN AJE FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA Departamento de Recursos Hídricos
LABORATORIO N° 04 “AFORADOR PARSHALL Y VERTEDERO”
PROFESOR PROFESO R
: Ing. José José Arapa Quispe
ALUMNA
: Anny Shirley Franco Gallo
CURSO CURSO
: Hidráulica Hidr áulica Aplicada Aplic ada (IA (IA – 7140)
CODIGO
: 20161752 Lima – Perú 2016
PRACTICA AFORADOR PARSHALL-N° 04 I.CONCEPTOS PREVIOS AF OR ADOR AD OR P AR SH AL L Está constituida por tres partes fundamentales que son: la entrada, la garganta y la salida. La entrada está fo rmada por dos pa redes ver ticales ticales simétricas y convergente convergentes, s, el fondo fondo es inclinado con pend iente asce ndente La garganta esta formada formada por por dos paredes verticales para lelas, e l fo ndo es inclina do co n una pendiente de scendente scendente 2,6 7:1. la distancia de la se cción de de la garganta determina el tamaño del medidor y se designa por w. La salida está formada formada por dos paredes paredes verticales verticales diverge ntes y el fond o es ligeramente inclinado con una pendiente ascendente de 17,9:1 Se pue den present presentar ar dos tipos tipos de flujo. Un flujo a descarga descarga libre para lo cual es solo necesar necesario io medir la carga Ha par a determinar el ca udal; u n flujo en que se p resenta resenta la sumersión sumersión o ahogamien ahogamiento to para el cual se toman las ca rga s Ha y Hb. DIMENSIONES TIPICAS DE MEDIDOSRES PARSHALL (CM) toma de Acevedo.
DIMENSIONES TIPICAS DE MEDIDOSRES PARSHALL (CM) toma de Acevedo.
Caudal y valores de K y n El flujo Q se calcula con la fórmula:
II.OBJETIVOS
Realizar las mediciones en el canal de pendiente variable, haciendo uso del conducto aforador Parshall en los siguientes casos de: descarga libre y sumersión.
Determinar Determinar la ecuación ecuación y curva de calibración calibración para el aforador Parshall del laboratorio, para los casos de descarga libre libre y de sumersión.
III. PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO 1. Colocar en canal en una pendiente casi horizontal. 2.
Colocar el aforador parshall en el canal
3. Regular el caudal mediante la llave compuerta. Medir el caudal con el micro molinete, pitot pitot o método volumétrico. vo lumétrico. 4.
Tomar las medidas de Ha y Hb con la ayuda del limnímetro de puntas.
5. Datos De Laboratorio : PRUEBA N°
VOLUMEN (lts)
TIEMPO (seg.)
Ha cm
Hb cm
1
20.00
11.73
6.40
2.10
2
20.00
8.14
8.20
2.20
3
20.00
6.13
9.90
3.80
4
20.00
5.10
10.20
5.30
5
20.00
4.60
11.6
5.40
6
20.00
3.73
13.00
6.50
IV. RESULTADOS: RESULTADOS: Cuadro De Resultados De Caudal En (L/S) Y Sumergencia (G)
PRUEBA N°
VOLUMEN (lts)
TIEMPO (seg.)
CAUDAL (l/ s)
Ha cm
Hb cm
Sumer g s
1
20.00
11.73
1.71
6.40
2.10
0.328
2
20.00
8.14
2.46
8.20
2.20
0.268
3
20.00
6.13
3.26
9.90
3.80
0.384
4
20.00
5.10
3.92
10.20
5.30
0.520
5
20.00
4.60
4.35
11.6
5.40
0.466
6
20.00
3.73
5.36
13.00
6.50
0.500
Luego de calcular calcular el caudal en e n (L/s) se procede a realizar realizar el grafico del caudal preliminar .
Ha cm
CAUDAL ( l /s)
6.4 8.2
1.71 2.46
9.9 10.2
3.26 3.92
11.6 13
4.35 5.36
Caudal preliminar del Parshall (Ha (Ha en m y Q en l/s) 6.00 y = 0.0819x1.6291 R² = 0.9872
5.00
5.36 4.34
4.00
3.92
) s / l ( l a 3.00 d u a C
3.26 2.45
2.00
1.70
1.00 0.00 5
6
7
8
9
10
11
12
13
Ha ( cm)
Se graficó el caudal preliminar del Parshall (Ha en m y Q en l/s). Donde se puede observar que en la prueba N° 3 Y 4 están mínimamente dispersas, nuestros datos son confiables y se procede a realizar los cálculos correspondientes.
14
Cuadro de cálculo de caudal en (m3/s), Ha (m) y Ha (mm) PRUEBA N°
V OLUMEN (lts)
TIEMPO (seg.)
CAUDAL (l/s)
Ha cm
Hb cm
Sumer g s
CAUDAL (m3/ s)
Ha m
Ha mm
1
20.00
11.73
1.71
6.40
2.10
0.328
0.002
0.064
64
2
20.00
8.14
2.46
8.20
2.20
0.268
0.002
0.082
82
3
20.00
6.13
3.26
9.90
3.80
0.384
0.003
0.099
99
4
20.00
5.10
3.92
10.20
5.30
0.520
0. 0.004
0.102
102
5
20.00
4.60
4.35
11.6
5.40
0.466
0. 0.004
0.116
116
6
20.00
3.73
5.36
13.00
6.50
0.500
0.005
0.13
130
Ha m
C AUD AL (m3/ s)
0.064
0.002
0.082
Ha mm
0.002
0.099
0.003
0.102
0.004
0.116
0.004
0.13
0.005
K n
Q=Kxha^n m3/s,m 0.1485 1.6291
L/s L/s,mm ,mm 0.0019 1.6291
C A UD A L (l/ s)
64
1.71
82
2.46
99
3.26
102 102
3.92
116 116
4.35
130 130
5.36
V. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN INTERPRETAC IÓN DE RESULT RE SULTADOS ADOS De las tablas y gráficos calculados anteriormente, se determ de terminó inó los coeficie coefi cientes ntes de descarga.
K n
Q=Kxha^n m3/s,m 0.1485 1.6291
L/s,mm 0.0019 1.6291
Posteriormente se comparó con con la tabla (a la derecha) que relaciona re laciona ancho de garganta garganta (W) y coeficientes.
W(mm) 50.80(2")
VALOR CALCULADO K n 0.0019 1.6291
VAL VALOR TABULAR K n 0.002702 1.55
Por lo l o que se observa algunas dife rencias rencias entre calculados calculados y tabulares, l a cual se expl ica debido a los errores e rrores de lectura. También se de terminaron las dimensi di mensiones ones típicas típicas del Medidor edid or Parshall (cm) en base al ancho W y la l a tabla mostrada en conceptos básicos.
V. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN INTERPRETAC IÓN DE RESULT RE SULTADOS ADOS De las tablas y gráficos calculados anteriormente, se determ de terminó inó los coeficie coefi cientes ntes de descarga.
K n
Q=Kxha^n m3/s,m 0.1485 1.6291
L/s,mm 0.0019 1.6291
Posteriormente se comparó con con la tabla (a la derecha) que relaciona re laciona ancho de garganta garganta (W) y coeficientes.
W(mm) 50.80(2")
VALOR CALCULADO K n 0.0019 1.6291
VAL VALOR TABULAR K n 0.002702 1.55
Por lo l o que se observa algunas dife rencias rencias entre calculados calculados y tabulares, l a cual se expl ica debido a los errores e rrores de lectura. También se de terminaron las dimensi di mensiones ones típicas típicas del Medidor edid or Parshall (cm) en base al ancho W y la l a tabla mostrada en conceptos básicos.
La gráfica de la ecuación de cali calibración bración para para descarga descarga libre li bre y sumergida es la siguiente: siguie nte:
Y(mm) Q (Lt/s) 100
3.21
150 200
6.18 9.77
250
13.88
300 350
18.48 23.51
400
28.98
450 500
34.81 41.03
550
47.58
600
54.49
Q (L/s) 60.00 y = 0.0023x 1.5768 R² = 1
50.00 ) s 40.00 / L ( l 30.00 a d u a C 20.00
10.00 0.00 0
10 0
20 0
30 0
400
500
600
y (mm)
La sumergencia sume rgencia “S” varía entre 0.228 0.228 a 0.566 los cual según la tabla tabl a la máxi ma sumergencia e s
de 0.60 0.600, 0, lo cual cual nos indica que los resultados son confiable conf iables. s. Así mismo los límites l ímites de caudal son de 1.55 1.55 a 4.59 4.59 l /s, los cuales engl oban a nuestros result ados ados obtenidos entre 1.54 1.54 a 4.6lt/s. 4.6lt/s.
700
VI. CONCLUSIONES Se tabulo los resultados resultados obteni o btenidos dos del laboratorio y estos fueron los resultados:
Se encontró los valores de K y n de la ecuaci e cuación ón general para descarga libre.
K n
Q=Kxha^n m3/s,m 0.1485 1.6291
L/s,mm 0.0019 1.6291
La sumergencia (max.0.6) y límit límites es de caudales caud ales (1.55 a 4.59 lt/s), demostraron que nuestros result r esultados ados o btenidos btenidos se encuentran encuentran entre 1.54 a 4.6 lt/s.
Se determinaron las dimensiones típicas del Parshall en base al ancho de
garganta “W” y se realiz rea lizó ó la ecuación de calibración en base bas e a los coeficientes tabulares.
VII. RECOMENDACIONES
Se debe tener mucho cuidado al momento de dar la lectura, por el ingreso de aire que suele pasar si no se verifica. verifica.
Se recomienda que de la misma forma, se debería realizar las prácticas en campo ya sea en sur cos o melgas. melgas.
PRACTICA N° 04 VERTEDERO
PRACTICA VERTEDERO - N° 04 I.
CONCEPTOS PREVIOS
VERTEDERO Se define como vertedero a un dispositivo hidráulico constituido por una pared perpendicular al flujo, a través del cual se hace circular el fluido. Hidráulicamente es un orificio que no está totalmente ahogado por el nivel de aguas arriba, de manera que la parte del orificio esta libre o sea es el equivalente de un orificio sin borde superior.
FINALIDAD DE LOS VERTEDEROS VERTEDEROS Las finalidades de los vertedores pueden ser científicas y prácticas. A.- Finalidades Científicas.- Pueden utilizarse como dispositivos de aforo o elementos elementos de calibración calibración de aforadores aforadore s en laboratorios hidráulicos. hidráulicos. B.- Finalidades Prácticas.- Se emplea en la medición de caudales de pequeños cursos de agua (canales (canales de pequeñas dimensiones) dimensiones) y conductos libres, así como en obras de control o de excedencias en presas de embalse y también aforo de grandes canales.
ELEMENTOS DE UN VERTEDERO Los elementos de un vertedero son:
Cresta.- Borde superior del vertedero
Napa.- Vena líquida líquida que fluye fluye a través del vertedero vertedero
Pared del Vertedero (P).- Es la altura del vertedero.
Longitud del Vertedero (L).- Es la longitud perpendicular del vertedero con
respecto al flujo.
Carga sobre sobr e el Vertedero (H).- Espesor del chorro medida medida entre la superficie superficie libre libre
aguas arriba del vertedero a una distancia suficientemente grande (>4H) para que no se manifieste el abatimiento de la napa en la cresta.
Los vertederos son estructuras utilizadas frecuentemente para la medición de caudales; sin embargo, cuando se instalan en corrientes naturales tienen la desventaja que se colmatan de sedimentos.
VERTEDERO DE PARED DELGADA DE FORMA GENERAL
VERTEDERO RECTANGULAR RECTANGULAR Y TRIANGULAR
II. OBJETIVOS OBJETIVOS Determinar la ecuación de calibración que relaciona la carga H con la descarga Q.
Determinar Determinar el coeficiente coeficiente de descarga para los casos estudiados. Obtener la curva y tabla de calibración para diferentes cargas.
III. PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO
Medir las características geométricas de los vertederos a ensayar.
Colocar el canal a una pendiente cercana a la horizontal.
Circular agua por el canal y esperar espera r que se estabilice estabilice el flujo.
Medir la carga H con ayuda del limnímetro y el gasto real por alguna técnica de aforo. Datos: Volumen de balde(lt) Altura de vertedero (h)
15.9cm
Ancho vertedero
24.5 cm
n = número de contracciones (0,1, o 2) L = longitud de cresta del vertedero (m) h = carga sobre el vertedero (m) Q = Caudal (m3/s) Cd = coefic c oeficiente iente de descarga
20 lt
IV. RESULTADOS VERTEDERO RECTANGULAR N°
LECTURA DE LA TIRANTE (ht)
TIEMPO
BALDE LLENADO
CAUDAL
N° ht
ht (cm)
(seg)
Vol (l t)
Q(l /s)
1
ht 1
19.2
11.73
20
1.705
2
ht 2
20.1
8.14
20
2.457
3
ht 3
20.8
6.13
20
3.263
4
ht 4
21.6
5.1
20
3.922
5
ht 5
22.3
4.6
20
4.348
6
ht 6
23.1
3.73
20
5.362
LECTURA DE LA LA TIRANTE (ht (ht))
CAR CARGA SOBR OBRE VE VERTEDERO
Q (E (Ec. Vertedero dero))
N° ht
ht (cm)
h (m)
Q2 (l/s)
ht1
19.2
0.042
0.3536
ht2
20.1
0.072
0.7937
ht3
20.8
0.111
1.5260
ht4
21.6
0.141
2.1650
ht5
22.3
0.157
2.5470
ht6
23.1
0.182
3.1896
V. ANÁLISIS A NÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS RESULTADOS Relación altura al tura (h) - caudal (Q) (Q) (Vertedero Rectangular)
Caudal Volumetrico CAUDAL Q(l/s)
6 ht (cm)
1.705
19.2
2.457
20.1
3.263
20.8
3.922
21.6
4.348
22.3
5.362
23.1
5 4
) m3 ( h
2 1 0 0
0.8
1.6
2.4
3.2
4
4.8
5.6
6.4
7.2
8
Q (L/s)
Se tiene la relación entre el caudal y la altura, este cálculo se realizó volumétricamente, para así calcular el caudal.
Relaci Re lación ón altura (h) - caudal caudal (Q)
Caudal Ec. Verteder Vertedero o Rectangular Rectang ular 24.0 CAUDAL Q2(l/s)
23.0
ht (cm)
22.0
0.354
19.2
0.794
20.1
1.526
20.8
20.0
2.165
21.6
19.0
2.547
22.3
3.190
23.1
) m21.0 ( h
18.0 0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
Q (L/S)
VI. CONCLUSIONES
Se determinó determinó los coeficientes coeficientes de descarga Cd para el vertedero vertedero rectangular rectangular según las tablas.
Se graficó graficó los valores valores de carga H contra contra la la descarga Q1 l/s l/s y Q2 L/s.
Discutir Discutir los posibl po sibles es errores err ores y efectuar recomendaciones para su mejora.
se tiene la relación entre el caudal y la altura, para el cálculo del caudal se consideró la ecuación del vertedero rectangular rectangular.. CAUDAL Volumetrico
Q (Ec. Diferencia Q Vertedero)
Q 1( 1(l /s /s)
Q 2( 2(l /s /s)
1.705 2.457 3.263 3.922 4.348 5.362
0.354 0.794 1.526 2.165 2.547 3.190
Q1(l/s) - Q2(l 1.351 1.663 1.737 1.757 1.801 2.172
Se observa una variación variación de los caudales entre los dos métodos .
VII. RECOMENDA R ECOMENDACIONES CIONES Se recomienda que para estudios más minuciosos tener herramientas más exactas para medir el flujo del agua para el caudal volumétrico y a la vez se debe de realizar realizar más pruebas para asegurar la ecuación ecuación del vertedero, en esta ocasión solo so lo realizamos en un tiempo T1, las repeticiones nos aproximara a un resultado mas exacto.
