Hidraulica

INTRODUCCION

Los vertederos pueden ser definidos como simples aberturas, sobre las cuales un líquido fluye. El término se aplica también a obstáculos en el paso de la corriente y a las excedencias de los embalses.

Entre las estructuras que se emplean primordialmente para el aforo se encuentran los vertederos y los medidores de flujo crítico, razón por la cual su estudio es de gran importancia.

En este experimento trataremos de demostrar que el flujo sobre un vertedero de cresta ancha es aproximadamente crítico, siempre que el vertedero sea lo suficientemente ancho.

OBJETIVOS:

1. Fijar el Concepto de Flujo Crítico

2. Usar el Vertedero de Cresta Ancha como medidor de flujo

3. Introducirnos a las secciones de control

4. Determinar experimentalmente el Coeficiente de Descarga del Vertedero

EQUIPO:

1. Canal Hidráulico de Laboratorio

2. Vertederos de Cresta Ancha

3. Cronómetro

4. Vernieres medidores de profundidad (Hidrómetros)

5. Juego de pesas de 2.5 Kg.

GENERALIDADES

Una forma de averiguar si un vertedero es de pared gruesa consiste en chequear la siguiente relación: (Ec.#1), donde e, es el espesor del vertedero y h, la carga sobre el vertedor.

El vertedero debe ser lo suficientemente ancho en la dirección del flujo para que la superficie del agua sea paralela a la cresta.

Como no hay obstrucciones al flujo aguas abajo del vertedero, el caudal alcanzará su máxima descarga posible. Para estas condiciones que son críticas, se obtiene la profundidad crítica del flujo.

Como la velocidad aguas arriba del vertedor es pequeña, entonces la carga de velocidad V2/2g se puede despreciar y podemos tomar la Energía Específica igual a Yo , o sea, E = Yo = h

V2/2g Línea de Energía Específica

V2c/2g

Yo

Y Yc

Superficie

Del agua

Y1

Vertedor de

Cresta Ancha

Para determinar el caudal que pasa por la sección haciendo uso del vertedero partiremos de lo siguiente:

Sabemos que (Ec. # 2) y también que (Ec. # 3)

Si despejamos q de la ecuación #2, tendremos: (Ec. # 4)

Y sustituyendo Yc de la ecuación # 3,

tenemos, (Ec. # 5)

Pero como el vertedero es una sección crítica, E = Yo = h

entonces, (Ec. # 6)

o bien, (Ec. # 7)

Introduciéndonos en la fórmula de caudal, que dice: Q = q * b , tendremos:

(Ec. # 8)

Este es el caudal teórico que debido a que se hicieron ciertas simplificaciones, no será igual al caudal que consideramos real, es decir, el que se determina con el mecanismo pesador.

Por ello definimos lo siguiente: Qr = Cd * Qt (Ec. # 9)

De aquí despejamos Cd: (Ec. # 10)

Entonces, (Ec. # 11)

Donde:

Cd = Coeficiente de descarga

Qr = Caudal Real (mecanismo pesador)

Qt = Cautal Teórico

b = Ancho del canal.

h = Carga sobre el vertedero = Yo

g = Aceleración de la gravedad

Siempre que se produce un flujo crítico, la mejor forma de chequear si en efecto lo es, será determinando el número de Froude, y éste debe ser igual a la unidad.

(Ec. # 12)

En nuestro caso como la sección

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