UNIVERSIDAD SEOR DE SIPNINTEGRANTES: Llontop Meja, Bani Jared Surez Fernndez, Gian Carlo DOCENTE: Ing. Wilmer Zelada ZamoraASIGNATURA: Mecnica de Fluidos IICICLO: VFECHA: 03 de Marzo del 2014

INTRODUCCION

El caudal en un canal abierto puede ser medido mediante vertederos, los cuales son diques o paredes que se oponen al flujo y que poseen una escotadura con una forma geomtrica regular por la cual pasa el flujo.

Existen dos tipos de vertederos: los de pared delgada y gruesa. Los vertederos, construidos con una hoja de metal u otro material, que permitan que el chorro o manto salgan libremente reciben el nombre de vertederos de pared delgada y se usan bsicamente para determinar el caudal en cualquier momento en una corriente pequea. Los vertederos de pared gruesa se usan principalmente para control de excedencias, y su evacuacin puede ser libre o controlada.

Entonces decimos que en este presente ensayo, consiste en calcular el coeficiente con ayuda de la formula dada y con los datos obtenidos en laboratorio, como el volumen y tiempo, los cuales nos servirn para hallar el caudal, aqu se demostrara los diferentes fenmenos que se suscitan en un vertedero rectangular y rectangular.

En la prctica de laboratorio se ha podido visualizar los tipos de movimiento uniforme, gradualmente variado como rpidamente variado en donde el tirante hidrulico vara de acuerdo al caudal que se le d.

FLUJO EN VERTEDEROS TRIANGULARES

1. OBJETIVOS:

GENERALES:

Determinar el caudal que fluye por un canal, empleando un vertedero triangular.

ESPECFICOS:

Determinar experimentalmente el coeficiente de descarga Cd para vertederos triangulares.

Graficar la curva altura h Vs. gasto Q.

Demostrar mediante ecuaciones las relaciones entre las variables.

2. HIPOTESIS:

Comprobar el caudal terico con el caudal real, con sus respectivos coeficientes de descarga.

Comparar cul de los vertederos es ms eficiente para realizar la medida del caudal.

3. MARCO TEORICO:

CANALESSe denomina canal a una construccin destinada al transporte de fluidos generalmente utilizada para agua y que, a diferencia de las tuberas, es abierta a la atmsfera. Tambin se utilizan como vas artificiales de navegacin. La descripcin del comportamiento hidrulico de los canales es una parte fundamental de la hidrulica y su diseo pertenece al campo de la ingeniera hidrulica, una de las especialidades de la ingeniera civil.Cuando un fluido es transportado por una tubera parcialmente llena, se dice que cuenta con una cara a la atmsfera, por lo tanto se comporta como un canal.Tipos de flujo en un canal Flujo permanenteUn flujo permanente es aquel en el que las propiedades fluidas permanecen constantes en el tiempo, aunque pueden no ser constantes en el espacio.

Flujo transitorio o No permanenteUn flujo transitorio presenta cambios en sus caractersticas a lo largo del tiempo para el cual se analiza el comportamiento del canal. Las caractersticas del flujo son funcin del tiempo.

Flujo uniformeEs el flujo que se da en un canal recto, con seccin y pendiente constante, a una distancia considerable (20 a 30 veces la profundidad del agua en el canal) de un punto singular, es decir un punto donde hay una mudanza de seccin transversal ya sea de forma o de rugosidad, un cambio de pendiente o una variacin en el caudal.

Flujo gradualmente variadoEl flujo es variado: si la profundidad de flujo cambia a lo largo del canal. El flujo variado puede ser permanente o no permanente. Debido a que el flujo uniforme no permanente es poco frecuente, el trmino flujo no permanente se utilizar de aqu para adelante para designar exclusivamente el flujo variado no permanente.El flujo variado puede clasificarse adems como rpidamente variado o gradualmente variado. El flujo es rpidamente variado si la profundidad del agua cambia de manera abrupta en distancias comparativamente cortas; de otro modo es gradualmente variado.

Flujo CrticoCuando Fraude vale uno o cuando la velocidad es igual que la raz cuadrada de la gravedad por la profundidad.

Flujo subcrticoEn el caso de flujo subcrtico, tambin denominado flujo lento, el nivel efectivo del agua en una seccin determinada est condicionado al nivel de la seccin aguas abajo.

Flujo supercrticoEn el caso de flujo supercrtico, tambin denominado flujo veloz, el nivel del agua efectivo en una seccin determinada est condicionado a la condicin de contorno situada aguas arriba.

VERTEDEROSElvertedero hidrulico o aliviadero es una estructura destinada a permitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales; siendo el aliviadero en exclusiva para el desage y no para la medicin. Existen diversos tipos segn la forma y uso que se haga de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas.FUNCIONESAliviadero como elemento de presaTiene varias finalidades entre las que se destaca: Garantizar la seguridad de la estructura hidrulica, al no permitir la elevacin del nivel, aguas arriba, por encima del nivel mximo (NAME por sus siglas Nivel de Aguas Mximas Extraordinarias). Garantizar un nivel con poca variacin en un canal de riego, aguas arriba. Este tipo de vertedero se llama "pico de pato" por su forma Constituirse en una parte de unaseccin de aforodelrooarroyo. Disipar la energa para que la devolucin al cauce natural no produzca daos. Esto se hace mediante saltos, trampolines o cuencos.En unapresase denominavertederoa la parte de la estructura que permite la evacuacin de las aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio de agua.Generalmente se descargan las aguas prximas a la superficie libre del embalse, en contraposicin de ladescarga de fondo, la que permite la salida controlada de aguas de los estratos profundos del embalse.Vertedero como elemento de canalLos vertederos se usan conjuntamente con las compuertas para mantener un ro navegable o para proveer del nivel necesario a la navegacin. En este caso, el vertedero est construido significativamente ms largo que el ancho del ro, formando una "U" o haciendo diagonales, perpendicularmente al paso. Dado que el vertedero es la parte donde el agua se desborda, un vertedero largo permite pasar una mayor cantidad de agua con un pequeo incremento en la profundidad de derrame. Esto se hace con el fin de minimizar las fluctuaciones en el nivel de ro aguas arriba.Los vertederos permiten a loshidrlogosun mtodo simple para medir el caudal en flujos de agua. Conocida la geometra de la zona alta del vertedero y el nivel del agua sobre el vertedero, se conoce que el lquido pasa de rgimen lento a rpido, y encima del vertedero de pared gruesa, el agua adopta elcalado crtico.Los vertederos son muy utilizados en ros para mantener el nivel del agua y ser aprovechado como lagos, zona de navegacin y de esparcimiento. Los molinos hidrulicos suelen usar presas para subir el nivel del agua y aprovechar el salto para mover las turbinas.Debido a que un vertedero incrementa el contenido en oxgeno del agua que pasa sobre la cresta, puede generar un efecto benfico en la ecologa local del ro. Una represa reduce artificialmente la velocidad del agua, lo que puede incrementar los procesos de sedimentacin, aguas arriba; y un incremento de la capacidad de erosin aguas abajo.

CLASIFICACIONES:Los vertederos pueden ser clasificados de varias formas:Por sulocalizacinen relacin a la estructura principal: Vertederos frontales Vertederos laterales Vertederos tulipa; este tipo de vertedero se sita fuera de la presa y la descarga puede estar fuera del cauce aguas abajo. (Vertedero tulipa descargando agua)Desde el punto de vista de losinstrumentos para el control del caudal vertido: Vertederos libres, sin control. Vertederos controlados porcompuertas.Desde el punto de vista de lapareddonde se produce el vertimiento: Vertedero de pared delgada Vertedero de pared gruesa Vertedero con perfil hidrulicoDesde el punto de vista de laseccinpor la cual se da el vertimiento: Rectangulares Trapezoidales Triangulares Circulares Lineales, en estos el caudal vertido es una funcin lineal del tirante de agua sobre la cresta

Desde el punto de vista de sufuncionamiento, en relacin al nivel aguas abajo: Vertedero libre, no influenciado por el nivel aguas abajo Vertedero ahogadoDesde el punto de vista de sufuncin principal Descarga de demasas, permitiendo la salida del exceso de agua de las represas, ya sea en forma libre, controlada o mixta, en este caso, el vertedero es tambin conocido como aliviadero. Estas estructuras son las encargadas de garantizar la seguridad de la obra hidrulica como un todo; Como instrumento para medir el caudal, ya sea en forma permanente, en cuyo caso se asocia con una medicin y registro de nivel permanente, o en una instalacin provisional, para aforar fuentes, o manantiales; Como estructura destinada al mantenimiento de un nivel poco variable aguas arriba, ya sea en un ro, donde se quiere mejorar o garantizar la navegacin independientemente del caudal de este; o en un canal de riego donde se quiera garantizar un nivel poco variable aguas arriba, donde se ubica una toma para un canal derivado. En este caso se trata de vertederos de longitud mayor que el ancho del ro o canal. La longitud del vertedero se calcula en funcin de la variacin de nivel que se quiere permitir; Como dispositivo para permitir la salida de la lmina superficial del agua en decantadores en plantas potabilizadoras de agua; Como estructuras de reparticin de caudales. Como estructura destinada a aumentar la aireacin (oxigenacin) en cauces naturales favoreciendo de esta forma la capacidad de autodepuracin de sus aguas. En este caso se trata siempre de vertederos de paredes gruesas, ms asimilables asaltos de fondo.VERTEDEROS TRIANGULARESLos vertederos triangulares son semejantes a los rectangulares pero la abertura del tabique tiene forma de V con un ngulo que vara entre los 60 y 90.Este tipo de vertedero se emplea con frecuencia para medir caudales pequeos (inferiores aproximadamente a 6 l/s), porque la seccin transversal de la lmina vertiente muestra de manera notoria la variacin en altura. En la Figura 5 se muestra un esquema de la geometra deeste tipo de vertedero.

Ecuacin para un vertedero triangular de pared delgada:Siguiendo el mismo procedimiento anterior y despreciando el valor depuesto que el canal de aproximacin es siempre ms ancho que el vertedero, se obtiene la descarga a travs de una pequea fajaZ; comoq = bZ [2g (h-Z)]1/2y, entonces:

Haciendo y=h-Z

Y para obtener el caudal real se introduce un coeficiente de descarga Cd:

VERTEDEROS RECTANGULARESSon una estructura con una entalladura, la cual se coloca transversalmente en el canal y perpendicular a la direccin del flujo.

ECUACIN DE GASTOPara obtener la ecuacin general del gasto de un vertedero de pared delgada y seccin geomtrica rectangular, se considera que su cresta est ubicada a una altura w, medida desde la plantilla del canal de alimentacin. El desnivel entre la superficie inalterada del agua, antes del vertedor y la cresta, es h y la velocidad uniforme de llegada del agua es , de tal modo que:

Si w es muy grande, es despreciable y .El vertedero rectangular tiene como ecuacin que representa el perfil de forma, la cual es normalmente conocida . Donde b es la longitud de la cresta. Al aplicar la ecuacin de Bernoulli para una lnea de corriente entre los puntos 0 y 1, de la figura, se tiene

Si Vo2 / 2g es despreciable, la velocidad en cualquier punto de la seccin 1 vale,

El gasto a travs del rea elemental, es entonces:

y efectuando la integracin es:

y finalmente

Dnde: = es el coeficiente de gasto o coeficiente de descarga. b = es la anchura del vertedero.h = es la altura de carga o altura de la lmina de agua sobre la cresta o umbral del vertedero.La cual es la ecuacin general para calcular el gasto (Caudal) en un vertedero rectangular cuya carga de velocidad de llegada es despreciable.En la deduccin de las ecuaciones para vertederos de pared delgada en general se han considerado hiptesis nicamente aproximadas, como la omisin de la perdida de energa que se considera incluida en el coeficiente m, pero quiz la ms importante que se ha supuesto, es la que en todos los puntos de la seccin 1 las velocidades tienen direccin horizontal y con una distribucin parablica, efectundose la integracin entre los limites 0 y h. Esto equivale a que en la seccin el tirante debe alcanzar la magnitud h. Por otra parte, al aplicar la ecuacin de Bernoulli entre los puntos 0 y 1 se ha supuesto una distribucin hidrosttica de presiones. Esto implica una distribucin uniforme de las velocidades y para todos los puntos de las secciones 0 y 1, respectivamente.

4. EQUIPOS Y MATERIALES:

Este mdulo consta de distintos elementos que se emplean en combinacin con el Banco Hidrulico con una boquilla especial que se acopla a la boquilla de salida del Banco Hidrulico.

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 mstil, donde las alturas quedan sealadas en un calibre acoplado a ste.

Una pequea punta se acopla a la base inferior del mstil para realizar las medidas.

El vertedero en forma de V, se monta en un soporte y se fijan a la parte final del canal del Banco Hidrulico.

PROBETA: Es un instrumento volumtrico, que permite medir volmenes. Est formado por un tubo generalmente transparente de unos centmetros de dimetro, y tiene una graduacin (serie de marcas grabadas) desde 0 ml. (hasta el mximo de la probeta) indicando distintos volmenes. En la parte inferior posee una base que sirve de apoyo, mientras que por la parte superior se introduce el lquido, suele tener un pico que permite verter el lquido. Para la practica la probeta nos ayudar a determinar el caudal.

5. PROCEDIMIENTO:

Montar el equipo (pantalla, embocadura y placa vertedero). Emplazar el soporte portador del nonius en la mitad, aproximadamente, de la distancia que separa el vertedero de la pantalla. Suministrar agua al canal hasta que esta descargue por el vertedero. Cerrar la vlvula de control de suministro y parar la bomba. Dejar que el nivel del agua en el canal se estabilice. Tras establecer con precisin un mnimo contacto entre la punta y la superficie libre del agua, proceder a ajustar e inmovilizar el nonius del calibre a 0. Suministrar agua al canal ajustando la vlvula de control del caudal para ir obteniendo, sucesivamente, incrementos escalonados de la altura de la carga h. En cada variacin escalonada del caudal , y una vez que se hallan estabilizado las condiciones del rgimen, medir y anotar el valor de la altura de carga h, as como el caudal con ayuda del tanque volumtrico y tambin con la probeta graduada y el cronometro. Determinar el ngulo , en el vrtice de la escotadura, para, junto con los datos obtenidos en la prctica.6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

Se ha logrado calcular el coeficiente (Um), para dichos caudales gracias a los datos obtenidos en el laboratorio.

Estos tipos de ensayos nos ayudan a conocer la forma como ocurren los diferentes fenmenos que se producen en este tipo de obras hidrulicas como son los vertederos.

Como recomendacin tener el cuidado necesario a la hora de calibrar el equipo para una adecuada toma de datos.

7. ANEXOS