MECANICA DE FLUIDOS II
INTRODUCCIÓN
Los vertederos son dispositivos que se utilizan para medir el caudal a través de un canal abierto y consiste en una obturación en el canal, en el cual el líquido se acumula para después pasar a través de él, por una abertura de forma geométrica determinada y midiendo la altura de la superficie del líquido se puede obtener el caudal. Basá Basánd ndos ose e en esto esto los los obje objetiv tivos os pers perseg egui uido doss en esta esta prác práctitica ca son son determinar eperimentalmente el coeficiente de descarga del vertedero rectangular asimismo comprender el funcionamiento de los vertederos y su utilidad como medidor de flujo. !stos resultados permitirán establecer conclusiones acerca de la fiabilidad del método utilizado y la utilidad de los vertederos como medidores de flujo.
1
MECANICA DE FLUIDOS II
I. "B#!$%&"'
OBJETIVOS PRINCIPALES
!studiar eperimentalmente los vertederos como estructuras (idráulicas concebidas para la medición de caudales.
)eterminar eperimentalmente el coeficiente de descarga de los vertederos triangulares.
!ncontrar la ecuación que describa los caudales para un vertedero de forma triangular, y así saber la cantidad de agua que se dispone para cualquier altura de carga *(+ medida.
OBJETIVOS SECUNDARIOS
omprender el funcionamiento de un vertedero, y su utilidad como medidor de flujo en canales abierto.
!studiar las características del flujo a través de un vertedero triangular *en forma de &+.
II. -%"$!'%' !l caudal de agua que pasa por un vertedero de forma triangular, se puede determinar a partir de la siguiente relación/ 5/ 2
Q=C ∗ h
)onde es una constante.
2
MECANICA DE FLUIDOS II
III. 012" $!32%" a+
Los vertederos se utilizan para medir el caudal a través de un canal abierto. 4n vertedero consiste en una obstrucción en el canal, en el cual el líquido es acumulo, para después pasar a través de él, por una abertura de forma geométrica predeterminada. Vertedero:
Vertedero (a) rectangular; (b) trapezoidal; (c) triangular; (d) parabólico.
VERTEDERO TRIANGULAR
'e llama vertedero a la estructura (idráulica sobre la cual se efect5a una descarga a superficie libre. !l vertedero puede tener diversas formas seg5n las finalidades a las que se destine. 'i la descarga se efect5a sobre una placa con perfil de cualquier forma pero de arista aguda, el vertedero se llama de pared delgada6 cuando la descarga se realiza sobre una superficie, el vertedero se denomina de pared gruesa. 1mbos tipos pueden utilizarse como dispositivos de aforo en el laboratorio o en canales de peque7as dimensiones. !l vertedero de pared gruesa se emplea además como obra de control o de ecedencias en una presa y como aforador en grandes canales. !ste tipo de vertedero se emplea con frecuencia para medir caudales peque7os *inferiores a 8 l9s+. !n la figura siguiente se muestra un esquema de la geometría de este tipo de vertedero. !l ángulo θ puede tomar cualquier valor, aunque es muy frecuente que θ= 90o . 3
MECANICA DE FLUIDOS II
1plicando la ecuación de la energía entre dos puntos, tenemos/ !l caudal teórico diferencial
está dado por/
!n este caso, como se pone de manifiesto en la figura anterior, el área del elemento diferencial del vertedero viene dada por la epresión/
)e este modo, el caudal teórico total a través del vertedero triangular, vendrá dado por/
!l caudal real se obtiene introduciendo un coeficiente de descarga corrector en la epresión/
IV. !:4%" 4$%L%;1)" 4
MECANICA DE FLUIDOS II
1. Banco Hidráulico
. V!r"!d!ro
$.
Trian#ular.
Cron%&!"ro
'. Di()o(i"i*o )ara !l
V. $"01
En(a+o
)!
04!'$21 )! )1$"' 5
MECANICA DE FLUIDOS II PROCEDIMIENTO
1. Montar el equipo pantalla! e"#o$a%ura & pla$a'(erte%ero) $o"o *e in%i$a en el %i*po*iti(o para el en*a&o. 2. E"pla+ar el *oporte porta%or %el noniu* en la "ita%! apro,i"a%a"ente! %e la %i*tan$ia que *epara el (erte%ero %e la pantalla. 3. Su"ini*trar a-ua al $anal a*ta que /*ta %e*$ar-ue por el (erte%ero. 4. Cerrar la (0l(ula %e $ontrol %e *u"ini*tro & parar la #o"#a. 5. Dear que el ni(el %el a-ua en el $anal *e e*ta#ili$e. 6. ra* e*ta#le$er $on pre$i*in un "ni"o $onta$to entre la punta %e la lan$eta & la *uper$ie li#re %el a-ua! pro$e%er a au*tar e in"o(ili+ar el noniu* %el $ali#re a $ero. 7. Su"ini*trar a-ua al $anal au*tan%o la (0l(ula %e $ontrol %el $au%al para ir o#tenien%o! *u$e*i(a"ente! in$re"ento* e*$alona%o* %e la altura %e $ar-a . 8. En $a%a (aria$in e*$alona%a %el $au%al! & una (e+ que *e allan e*ta#ili+a%o la* $on%i$ione* %el r/-i"en! "e%ir & anotar el (alor %e la altura %e $ar-a ! a* $o"o el $au%al $on a&u%a %el tanque (olu"/tri$o & el $ron"etro. 9. Deter"inar el 0n-ulo θ ! en el (/rti$e %e la e*$ota%ura! para! unto $on lo* %ato* o#teni%o* en la pr0$ti$a.
VI. 2"!'10%!<$" )! )1$"'
6
MECANICA DE FLUIDOS II
CANIDA ? D
")
1
.76
2
.139
3
.225
4
!286
5
!316
6
.365
:OLUME IEM; N " O 3) *e- )
.2
DAOS OBENIDOS EN LABO
86
CAUDAL "3)
N lt*)
*e- )
2 2 2 2 2 2 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
82 87 89 33.79 31.9 33.37 25.58 25.75 25.7 14.29 14.32 14.3 12.56 12.5 12.65 8.38 8.3 8.72
ALU
> "3)
Q
*e)
!3
.2 33
86
!3
.6 11
32.75
!3
.19 63
25.47
!3
.35 18
14.21
!3
.4 27
12.42
.3
.59 8.47 8
LO= > LO= ?
5/ 2
H
2/ 5
.2 .142 33 .76 6
.2
.6 .262 32.75 11 .139 6
.5
!19 .3289 25.47 63 .225 7
.5
.35 .4154 14.21 18 .286 4
.5
.4 .4385 12.42 27 .316 2
.5
.59 .5111 8 .365 8
8.47
)
' 4.632 6 ' 4.213 9 ' 3.77 1 ' 3.453 7 ' 3.395 ' 3.228 6
' 2.119 2 ' 1.857 ' 1.647 8 ' 1.543 6 ' 1.5 3 ' 1.437 7
@
U"
5.4E' 6
2.3623 1.956 7 9
2.28E' 5
2.3623 1.134 7 4
7.59E' 5
2.3623 1.94 7 8
1.38E' 4
2.3623 1.79 7 1
1.78E' 4
2.3623 .957 7 7
2.55E' 4
2.3623 .98 7 7
7
MECANICA DE FLUIDOS II ;
1.665
U"
14)1L 2!1L/
VII. ALU
.76 .139 .225 .286 .316 .365
2!'4L$1)"' = >2?@%"' CAUDAL "3)
.23 3 .61 1 !196 3 .351 8 .42 7 .59 8
> 2.5195?52
.1
.1
.2
.2
.3
.3
.4
.4
8
MECANICA DE FLUIDOS II
CAUDAL "3)
.23 3 .61 1 !196 3 .351 8 .42 7 .59 8
U"
1.9569 1.1344 1.948 1.791 .9577 .987
2.5 2 1.5 1 .5
9
MECANICA DE FLUIDOS II
"<L4'%"
Se %eter"in el $oe$iente %e %e*$ar-a lla"a%o en a%elante ") %e un (erte%ero trian-ular. El $au%al au"enta en Gor"a %ire$ta"ente propor$ional a la altura alla%a. En el Huo por (erte%ero* trian-ulare* el $au%al e* "u$o "enor en rela$in al re$tan-ular. En e*te tipo %e (erte%ero trian-ular %epen%e #0*i$a"ente %el 0n-ulo %e a#ertura que tiene el (erte%ero. De a$uer%o a lo* %ato* o#teni%o*! *e %e"ue*tra que el " (ara %ire$ta"ente propor$ional a >23. El " en lo* %o* (erte%ero* no per"ane$e $on*tante! la $ual para "a&or e,a$titu% *e all *u pro"e%io. ;ara el pro"e%io %el $oe$iente %e %e*$ar-a no *e utili+aron lo* punto* 1 & 6 por que *ale Guera %e lo* par0"etro*! & e*tu(ieron "al to"a%o* en la#oratorio.
2!"0!<)1%"
Lo* re*ulta%o* %ieren por la "ala to"a %e %ato*! tanto a la ora %e "e%ir el $au%al $o"o a la ora a$er la* $ali#ra$ione* re*pe$ti(a*. ;or lo que *e re$o"ien%a tener "0* $ui%a%o al "o"ento %e to"ar la* "ue*tra*. 1
MECANICA DE FLUIDOS II
;ara el "eor enten%i"iento %el la#oratorio reali+a%o & %e $"o e"o* e$o* lo* $0l$ulo*! tene"o* que tener lo* $on$epto* #0*i$o* %e "e$0ni$a %e Hui%o* e i%r0uli$a "u& Ga"iliari+a%o & "0* an *a#erlo* interpretar & lle(arlo* a $a#o a la reali%a%! a$ien%o una $o"para$in EJ
1
11
MECANICA DE FLUIDOS II
12
