GUIA HIDRAULICA No 4 CALIBRACION DE UN VERTEDERO VERSION 6.d.doc

FACULTAD DE INGENIERÍAPROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

GUÍA PARA PRACTICAS DE LABORATORIO

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Versión 6Página: 1 de 9

Asignatura: HIDRAULICAPráctica No. 6Tema: CALIBRACION DE VERTEDEROS

1. Competencias.

Capacidad de comprender en forma eficaz en diferentes contextos de la ingeniería civil a través de diferentes mecanismos.

Capacidad para la investigación.

Capacidad de aplicar las ciencias básicas en el contexto de la ingeniería civil.

Capacidad analítica en el contexto de la ingeniería civil

2. Objetivos.

Calibrar un vertedero en el laboratorio, como medidor del caudal en el flujo a superficie libre (flujo en una canal).

Encontrar el coeficiente de descarga de un vertedero mediante la calibración de este.

Diferenciar entre un vertedero de pared delgada y un vertedero de pared gruesa.

3. Aspecto Teórico.

Medición de flujo en un canal abierto.Se disponen 2 métodos básicos para medir las relaciones de flujo de canales abiertosEn una sección crítica, la velocidad del flujo es igual a la velocidad crítica, así que la relación de flujo puede calcularse a partir de una medición profundidad. En una obstrucción en un canal (un vertedor o vertedero) la profundidad del flujo se correlaciona con la relación de flujo.

Método de reticulación transversal, la velocidad del líquido se mide en diversos puntos de la sección transversa al canal.

Elaboró : María Fernanda Acero

Revisó :María Fernanda Acero

Aprobó :Marisol Nemocón

Fecha :27 de octubre de 2011



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Vertederos o Vertedores

Es un dique o pared que interpreta la corriente causando la elevación de nivel de aguas arriba y que se emplea para el control de nivel o para la medición de caudales.El vertedero se puede considerar como un caso particular de un orificio.

La altura h del fluido aguas arriba del vertedero por encima del borde se conoce como altura, que es la medida fundamental para evaluar el caudal, la lamina de fluido que se mueve por encima del vertedero se denomina napa. Al igual que un chorro libre, se puede considerar que la presión de la napa es cercana a la atmosférica. La superficie superior del vertedero sobre la cual el líquido fluye se conoce como cresta del vertedero, si la cresta es mas corta que el ancho del canal, se tiene un vertedero con tracción.

La cresta del vertedero puede tener diferentes formas: triangular, rectangular, hiperbólicos, parabólicos etc.







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Los vertederos de paredes delgadas son vertederos hidráulicos, generalmente usados para medir caudales. Para obtener resultados confiables en la medición con el vertedero de pared delgada es importante que:

tenga la pared de aguas arriba vertical, esté colocado perpendicularmente a la dirección de la corriente, y, la cresta del vertedero sea horizontal o, en el caso de que esta sea triangular, la

bisectriz del ángulo esté vertical.

Además, debe cuidarse de mantener la presión atmosférica debajo de la lámina vertida; el canal aguas arriba debe ser recto y estar desobstruido. La carga h, sobre la cresta del vertedero debe ser medida a una distancia suficiente, aguas arriba, para no tener influencia de la curvatura de la superficie líquida en la proximidad del vertedero.

Vertedero rectangular

La fórmula fundamental de caudal vertido en vertederos de sección rectangular, sin

contracción, también conocido como vertedero de Bazin, es:





http://es.wikipedia.org/wiki/Bazin

http://es.wikipedia.org/wiki/Rectangular

http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(hidr%C3%A1ulica)

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo

http://es.wikipedia.org/wiki/Bisectriz

http://es.wikipedia.org/wiki/Caudal_(fluido)

http://es.wikipedia.org/wiki/Vertedero_hidr%C3%A1ulico



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Donde:

Q = caudal en m3/s CD= es un coeficiente indicador de las condiciones de escurrimiento del agua

sobre el vertedero L = longitud de la solera del vertedero en m h = altura de la lámina vertiente sobre la cresta en m g = aceleración de la gravedad, en m/s2

V0 = velocidad de llegada de la corriente inmediatamente aguas arriba del vertedero, en m/s

Si el vertimiento fuera de lámina contraída, se debe hacer una corrección, substrayendo: 0.1 h del valor de L por cada contracción.

Normalmente el coeficiente de descarga suele tomar valores comprendidos entre 0.64 y 0.79, y es tanto menor cuanto menor es H frente a la altura Y del vertedero,







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debido a efectos de vena contracta e incluso de tensión superficial. Una relación empírica de amplia aceptación para el coeficiente CD, atribuida a Rehbok, es:







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4. Desarrollo del Laboratorio

4.1 Materiales

Canal de pendiente variable

Vertedero sin contracción.

Vertedero con dos contracciones.

Limnimetro.

Cronómetros para medir el caudal volumétrico.

4.2 Procedimiento.







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1. Coloque el vertedero de pared delgada sin contracción en el canal, a una distancia prudente de la salida del fluido.

2. Coloque el vertedero de doble contracción en el tanque, allí lo puede asegurar con tornillos que están debidamente instalados.

3. Prendase la bomba.

4. Coloque la válvula reguladora de caudal (VRQ) un una posición, teniendo cuidado que el fluido no se rebase del canal.

5. Calibre o coloque los linnimetros en cero, en los lugares donde va a realizar la medición.

6. Mídase la lámina de agua antes del vertedero sin contracción, a una distancia donde observe que la lámina de agua es constante. (2/3 de altura de la lámina).

7. Mida la lámina de agua el vertedero de doble contracción ubicado en la caída del tanque.

8. Con ayuda de un cronometro afore el caudal tomando como mínimo tres tiempos.

9. Registre el valor del caudal con el aforo volumétrico.

10. Disminuya el caudal, girando la válvula reguladora de caudal (VRQ).

11. Repita el procedimiento de los pasos 5 – 9 mínimo 10 veces.







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12. Mida las dimensiones de los diferentes vertederos utilizados, como también el ancho del canal.

13. Diligencie la tabla de datos anexa a esta guía.

5. Informe

1. Con cada uno de los tiempos tomados en el aforo volumétrico halle un caudal y luego un promedio del mismo.

2. Compare el dato obtenido con el registrado en el cuadalimetro y halle el respectivo error porcentual.

3. Realice una gráfica de caudal Vs altura en el linnimetro (tenga en cuenta las unidades). El caudal será el promedio el método volumétrico (LPS) y la altura en (mm).

4. A la gráfica realícele una línea de tendencia RECUERDE QUE LA TENDENCIA ES POTENCIAL, muestre la ecuación y el factor de correlación (tiene que ser lo mas cercano a 1 posible).

5. Realice el ajuste por mínimos cuadrados dependiendo de la tendencia de la línea que agrego anteriormente, el resultado obtenido debe ser similar al arrojado en la gráfica de Excel.

6. Del ajuste anterior determine la ecuación de calibración del vertedero.

7. Realice los mismos pasos para encontrar la ecuación de calibración del vertedero de doble contracción, recordando que en la constante de la ecuación esta incluida la L`.

8. Realice la memoria de cálculos para todas las operaciones realizadas en el desarrollo de este laboratorio.

9. Presente un análisis de resultados obtenidos en esta práctica así como unas conclusiones de la misma.

NOTA:

El resultado de las graficas debe ser de la siguiente manera con su respectiva ecuación que debe ser igual a la obtenida por el método de los mínimos cuadrados potencialmente.







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6. Tabla de Datos

CALIBRACION DE VERTEDEROS

No. de

datos

Volumen medido

(lt)

Tiempo (s)

Caudal volumétrico

(lt/s)

Caudal promedio

(lt/s)

H Vertedero (mm)SIN

CONTRACCIONRECTANGULAR

Coeficiente de descarga

(cd)Sin contracción

RectangularCaudal

EQ teórica

Caudal EQ

Francis

Caudal EQ

teórica

Caudal EQ

Francis

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Temperatura inicial _____°C Temperatura final ______°C

Dimensiones del vertedero sin contracción ________________ (mm) Ancho del canal_______mm

Dimensiones vertedero rectangular ____________________ (mm) Ancho del canal_______mm







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sin contraccion

rectangular

7. Preguntas

1. ¿Cuáles son las aplicaciones o usos que se le dan a los vertederos?2. ¿Cuál es la diferencia entre un vertedero de pared delgada a uno de pared

gruesa?.3. ¿Cuál es la ecuación de Francis y que elementos la componen? Demuéstrela.







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4. ¿Qué influencia tienen las contracciones del vertedero?5. ¿Qué otros tipos de vertederos existen?

8. Bibliografía

Hidráulica de los canales abiertos, FRENCH.

Hidráulica de los canales abiertos, VEN TE CHOW.

Open Channel flow, HENDERSON.

Elementos de la mecánica de fluidos, VENNARD.

Manual de hidráulica, KING AND BRATER.

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/vertederos/ vertederos.html





http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/vertederos/vertederos.html

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