UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOING. CIVIL

CONTENIDOIntroduccin

03Objetivos

04Marco Terico

05Equipo utilizado

09Toma de datos

14Clculos

14Resultados

14Conclusiones

19Recomendaciones

19Bibliografa

20INTRODUCCION

En el campo laboral del Ingeniero Civil cuando ste lleve a cabo la construccin o diseo de un puente, acueductos, represas y otras estructuras que dependan mucho del flujo de algn fluido; Se es necesario tener el valor aproximado del flujo con el que estn trabajando y en base a ello disear la estructura. El presente informe daremos a conocer todo lo referente a Vertederos que nos sirve como material de laboratorio y poder hallar el flujo de un fluido.

Los vertederos son estructuras que tienen una aplicacin muy extendida en todo tipo de sistemas hidrulicos y expresan una condicin especial de movimiento no uniforme en un tramo con notoria diferencia de nivel. Normalmente desempean funciones de seguridad y control.

A continuacin se darn conceptos bsicos que nos permitirn tener una mejor visin de esta prctica de laboratorio que se hizo con el fin de hallar el flujo de un determinado fluido en movimiento.OBJETIVOS Estudiar las caractersticas del flujo de un vertedero con escotaduras en forma de V, practicado en pared delgada y con el umbral afilado. Verificar si el coeficiente de gasto o descarga se mantiene constante a lo largo del experimento. Trazar la lnea que nos represente el coeficiente de gasto o descarga.I. MARCO TEORICOA. VERTEDEROEl vertedero es una estructura hidrulica destinada a permitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales.

Cuando el borde superior del orificio por donde se vaca un depsito no existe, o en caso de existir, est por encima del nivel del lquido, se dice que el desage tiene lugar por Vertedero.Los vertederos son utilizados, intensiva y satisfactoriamente, en la medicin del caudal de pequeos cursos de agua y conductos libres, as como en el control del flujo en galeras y canales.

B. CLASIFICACIN DE LOS VERTEDEROSAceptando las ms variadas formas y disposiciones, los vertederos presentan los ms diversos comportamientos, siendo muchos los factores que pueden servir de base para su clasificacin, entre estos el principal es por su forma y son:1. Rectangulares: Para este tipo de vertederos se recomienda que la cresta del vertedero sea perfectamente horizontal, con un espesor no mayor a 2 mm en bisel y la altura desde el fondo del canal 0.30 m y w = 2h. Las figuras anteriores nos muestran un vertedero rectangular y su vista frontal, ste vertedero es fcil de construir y por lo tanto uno de los ms usados.

2. Triangular: Hacen posible una mayor precisin en la medida de carga correspondiente a caudales reducidos. Estos vertedores generalmente son construidos en placas metlicas en la practica, solamente son empleados los que tienen forma issceles, siendo ms usuales los de 90.

Las figuras anteriores muestran un vertedero triangular y su seccin transversal; la escotadura de este tipo de vertedero es de forma triangular. El ngulo que forman sus paredes puede ser de 60 a 90 grados.

El vertedero triangular es el ms preciso para medir caudales pequeos.

C. ECUACIN PARA UN VERTEDERO TRIANGULAR DE PARED DELGADASiguiendo el mismo procedimiento anterior y despreciando el valor de v2/2g puesto que el canal de aproximacin es siempre ms ancho que el vertedero, se obtiene la descarga a travs de:

CONDICIONES DE FLUJO ADOPTADAS PARA LA FRMULA DE POLENI-WEISBACH Considerando la Ecuacin de la Energa, a lo largo de una lnea de flujo se presenta un incremento de la velocidad y correspondientemente una cada del nivel de agua. En el coronamiento del vertedero queda el lmite superior del chorro lquido, por debajo del espejo de agua, con una seccin de flujo menor al asumido por Poleni-Weisbach.

D. COEFICIENTE DE GASTO O DESCARGA Los valores lmites aproximados del coeficiente de descarga, resultan de la hiptesis de presencia del tirante crtico sobre el coronamiento del vertedero y de las velocidades aguas arriba y aguas abajo definidas por la ecuacin de Torricelli. Consideremos el siguiente esquema:

Para obras de gran magnitud es usual realizar estudios sobre modelos hidrulicos, para determinar el valor del coeficiente de descarga, sin embargo para el diseo de pequeas obras se contar nicamente con la referencia bibliogrfica y la experiencia del proyectista.E. FUNCIONES DE UN VERTEDERO: Garantizar la seguridad de la estructura hidrulica, al no permitir la elevacin del nivel, aguas arriba, por encima del nivel mximo.

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

Lograr que el nivel de agua en una obra de toma alcance el nivel de requerido para el funcionamiento de la obra de conduccin.

Mantener un nivel casi constante aguas arriba de una obra de toma, permitiendo que el flujo sobre el coronamiento del vertedero se desarrolle con una lmina lquida de espesor limitado.

En una obra de toma, el vertedero se constituye en el rgano de seguridad de mayor importancia, evacuando las aguas en exceso generadas durante los eventos de mximas crecidas.

Permitir el control del flujo en estructuras de cada, disipadores de energa, transiciones, estructuras de entrada y salida en alcantarillas de carreteras, sistemas de alcantarillado, etc.II. EQUIPOS UTILIZADOSA. FLUJO SOBRE VERTEDEROS: Este mdulo consta de distintos elementos que se emplean en combinacin con el Banco Hidrulico (FME00):

Una boquilla especial que se acopla a la boquilla de salida del Banco Hidrulico (FME00). 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. Un pequeo garfio o una punta se acoplan a la base inferior del mstil para realizar las medidas. Dos vertederos de escotadura rectangular y en forma de V, que se montan en un soporte y se fijan a la parte final del canal del Banco Hidrulico (FME00).

Marca EDIBON, modelo FME02; este equipo consta de un vernier para indicar la medicin del flujo.DIMENSIONES Y PESO

Aprox. las dimensiones: 750x400x750 mm.

Aprox. el volumen: 0.22 m.

Aprox. el peso: 10 kg.

ESPECIFICACIONES

Dimensiones de los vertederos: 160x230x40mm.

Las dimensiones de los azudes: 1 x23x40mm.

El ngulo del escote en el azud de la V-forma: 90.

La dimensin de muesca rectangular: 30x82mm.

La balanza del metro nivelado: 0 a 1 0 mm.

Escala del medidor de nivel: 0 a 160mm.

POSIBILIDADES PRCTICAS1. Estudio de las caractersticas de flujo a travs de un vertedero de escotadura rectangular, practicado en una pared delgada.

2. Estudio de las caractersticas del flujo a travs de un vertedero con escotadura en forma de V, practicado en una pared delgada.

B. FME 00: BANCO HIDRAULICO

Este sistema modular ha sido desarrollado para investigar experimentalmente los muchos y diferentes aspectos de la teora hidrulica. La parte superior del banco incorpora un canal abierto con canales laterales que sirven de apoyo al accesorio que se est ensayando.

El tanque de medicin volumtrica est escalonado, permitiendo medir caudales altos o bajos. Un deflector de amortiguacin reduce la turbulencia y un vaso comunicante exterior con escala marcada ofrece una indicacin instantnea del nivel de agua. El suministro incluye un cilindro medidor para la medicin de caudales muy pequeos. Al abrir la vlvula de vaciado el volumen de agua medido vuelve al depsito situado en la base del banco para su reciclado. Un rebosadero integrado en el tanque volumtrico evita derramamientos. El agua es trada desde el depsito por una bomba centrfuga, y una vlvula de control en by-pass montada en el panel frontal regula el caudal. Un acoplamiento rpido de tuberas fcil de usar situado en la parte superior del banco permite cambiar rpidamente de accesorio sin necesidad de utilizar herramientas. DIMENSIONES Y PESO:

Las dimensiones aprox.: 1130x730x1000 mm. El peso aprox.: 70 kg. CARACTERISTICAS: El impulsor de acero -limpio.

La capacidad de tanque de -sumidero: 165 litros.

El cauce -pequeo: 8 litros.

La medida de flujo: el tanque volumtrico, calibrado de 0 a 7 litros para los valores de flujo bajos y de 0 a 40 litros para los valores de flujo altos.

La parte superior del banco incorpora un canal abierto con canales laterales que sirven de apoyo al accesorio que se est ensayando.

El tanque de medicin volumtrica est escalonado, permitiendo medir caudales altos o bajos.

Al abrir la vlvula de vaciado el volumen de agua medido vuelve al depsito situado en la base del banco para su reciclado. El agua es trada desde el depsito por una bomba centrfuga, y una vlvula de control en by-pass montada en el panel frontal regula el caudal. Un acoplamiento rpido de tuberas fcil de usar situado en la parte superior del banco permite cambiar rpidamente de accesorio sin necesidad de utilizar herramientas. POSIBILIDADES PRCTICAS:

Este mdulo est diseado para poder realizar las siguientes prcticas:

1.-Impacto sobre una superficie plana.

2.- Impacto sobre una superficie curva de 120.

3.- Impacto sobre una superficie semi-esfrica.

4.- Uso de los conectores rpidos.

C. PROBETA GRADUADAUsado para contener el fluido y para verter cuando se van agregando las pesas.D. CRONOMETROEn esta prctica nos permitir medir en que tiempo se obtuvo cierta cantidad de fluido.

III. PROCEDIMIENTO Y TOMA DE DATOS:ANTES DEL ENSAYO: INSTALACION DE FME 02El equipo consta de cinco sencillos elementos que se emplean en combinacin con el canal del banco hidrulico.

La boquilla de impulsin del banco debe sustituirse por la embocadura especial (1).Situar una pantalla rgida (2) como indica la figura, deslizndola entre las dos ranuras existentes en las paredes del canal. La forma de estas ranuras asegura la correcta orientacin de la pantalla, pues solo puede introducirse en una nica posicin.El conjunto formado por la embocadura y la pantalla proporciona las condiciones necesarias para obtener una corriente lenta en el canal.

Un nonius (3) que se ajusta en un mstil y seala en un calibre las alturas de carga , va montado en un soporte (4) que se acopla apoyando sobre la pared horizontal del escaln moldeado en las paredes del canal, Este soporte puede desplazarse a lo largo del canal para ocupar la posicin necesaria segn la medicin a realizar.El calibre va provisto de un tornillo de ajuste aproximado y bloqueo (5) y de una tuerca de ajuste fino.El nonius (3) se fija al mstil (6) mediante el tornillo (7) y se utiliza en conjunto con la escala (8).Un pequeo garfio o lanceta (segn se precise) (9), se acopla a la base inferior del mstil (6) y se sujeta con ayuda de una pequea tuerca (10).Los vertederos a estudiar, con escotadura rectangular o en forma de V, se montara en un soporte, al que quedaran enclavados por unas tuercas. Las placas incluyen los esprragos se sujecin de facilitar la labor de montaje.

PROCEDIMIENTO:

1. Montar el equipo (pantalla, embocadura y placa vertedero) como se indica en la figura.

2. Emplazar el soporte portador de nonius en la mitad, aproximadamente, de la distancia que separa el vertedero de la pantalla.

3. Suministrar agua al canal hasta que esta descargue por el vertedero.

4. Cerrar la vlvula de control de suministro y parar la bomba.

5. Dejar que el nivel del agua en el canal se estabilice.

6. Tras establecer con precisin un mnimo contacto entre la punta de la lanceta y la superficie libre del agua, proceder a ajustar el inmovilizar el nonius del calibre a cero.

7. Suministrar agua al canal ajustando la vlvula de control del canal para ir obteniendo sucesivamente incrementos escalonados de la altura de carga h.

8. En cada variacin escalonada del caudal, y una vez se hallan estabilizado las condiciones del rgimen y anotar el valor de la altura de carga h, as como el caudal con ayuda del tanque volumtrico y el cronmetro.,

9. Determinar el ngulo, en el vrtice de la escotadura, para , junto con los datos obtenidos en la practica completar la tabla que se presenta a continuacin.

Datos de laboratorio:

Convergente:1(mm)PITOT(mm)2(mm)PITOT(mm)

ho60194143261

h173154

h2117194

h3126203

h4153227

h5174245

h6194263

Para Caudal

Volumen (ml)tiempo (s)

Toma 19056.21

Toma 29457.7

Divergente:

1(mm)PITOT(mm)2(mm)PITOT(mm)

ho275263235222

h1179122.5

h2187135

h3195145

h4218165

h5225175

h6235192

Para Caudal

Volumen (ml)tiempo (s)

Toma 1500047.185

Toma 2500037.44

IV. CLCULOS Y RESULTADOSCONVERGENTE

CAUDAL REA DE SECCINVELOCIDAD MEDIAALTURA CINTICAALTURA PIEZ.h + hcPITOT

QSiVhchHHp

m3/s*10-6 m2m/smmmmmmmm

1.457E-04 S0490.870.2974.4926064.492194

S178.541.856175.48273248.482

S288.411.648138.488117255.488

S398.871.474110.735126236.735

S4121.731.19773.050153226.050

S5174.350.83635.610174209.610

S6490.870.2974.492194198.492

1.227E-04 S0490.870.2503.186143146.186261

S178.541.563124.452154278.452

S288.411.38898.216194292.216

S398.871.24178.533203281.533

S4121.731.00851.807227278.807

S5174.350.70425.255245270.255

S6490.870.2503.186263266.186

DIVERGENTE

CAUDAL REA SECCINVELOCIDAD MEDIAALTURA CINTICAALTURA PIEZ.h + hcPITOT

QSiVhchHHp

m3/s*10-6 m2m/smmmmmmmm

1.060E-04S0490.870.2162.375275277.375263

S178.541.34992.779179271.779

S288.411.19973.220187260.220

S398.871.07258.547195253.547

S4121.730.87038.622218256.622

S5174.350.60818.827225243.827

S6490.870.2162.375235237.375

1.335E-04S0490.870.2723.773235238.773222

S178.541.700147.363122.5269.863

S288.411.511116.296135251.296

S398.871.35192.991145237.991

S4121.731.09761.344165226.344

S5174.350.76629.904175204.904

S6490.870.2723.773192195.773

GRAFICOS DE ALTURAS PIEZOMETRICAS

V. CONCLUSIONES Toda cantidad de fluido que pasa de una regin a otra en tubo de corriente puede ser relacionada con tres tipos de energa que experimenta dicho flujo.

El teorema de Bernoulli nos proporcionas informacin de distintas variables en diferentes secciones de un determinado sistema fsico tales es as que, la velocidad, la presin y las elevaciones pueden ser calculadas gracias a dicho teorema.

Conocimiento de la altura cintica, la cual esta directamente ligada a su velocidad y su gravedad, por consiguiente a su energa cintica, esta altura sumada con la altura piezometrica deben ser iguales en teora a la altura que alcanzo el tubo de pitot.

Finalmente se puede observar que no concuerdan los valores de las alturas de carga obtenidas por clculo con las que indica la sonda (Tubo de Pitot). Las razones para tales discrepancias pueden ser las siguientes:

El aparato no estuvo perfectamente nivelado.

Presencia de burbujas de aire en el circuito hidrulico.

Error en la lectura de la escala del tanque volumtrico y de los niveles alcanzados en los tubos piezomtricos.

VI. RECOMENDACIONES Cuando tomamos medidas de un equipo hidrulico, se recomienda comparar los datos obtenidos al menos con dos muestras obtenidas en laboratorios para poder asimilar mejor los datos y obtener una mayor precisin. Estar concentrados en la toma del tiempo de llenado en la probeta ya que esta a un caudal alto se llena con gran rapidez.

Medir precisamente el volumen del lquido en la Probeta y en el Banco Hidrulico para no tener problemas en los clculos de los caudales.

VII. BIBLIOGRAFIA

http://maxventuri0.tripod.com/www.edibon.com Manual de practicas EDIBON

http://www.aedes.com.pe/img_upload/9b61ea562135c20ae9990a445b762f74/Agua01_Hidrometria.pdf http://html.rincondelvago.com/hidrodinamica_1.html http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoulli

EMBED Equation.3

CORONAMIENTO O CRESTA DE VERTEDERO.

MECNICA DE FLUIDOS I

-15-

_1298606922.unknown