Laboratorio De Vertederos

VERTEDEROS Y CALIBRACIÓN DE VERTEDEROS DE MEDIDA

WILLIAM GÓMEZ ORTEGA

LORENA CHÁVARRO CHÁUX

SEBASTIAN GOMEZ LOPEZ

SANTIAGO RUÍZ RODRIGUEZ

Estudiantes de ingeniería Sanitaria

Universidad de Antioquia

INTRODUCCIÓN

Los vertederos son estructuras que tienen aplicaciones muy extendidas en todo tipo de sistemas hidráulicos y expresan una condición especial de movimiento no uniforme en un tramo con notoria diferencia de nivel, son probablemente las estructuras de aforo más usadas en la medición del volumen de aguas que circulan en un canal, en tanto; nuestro primer paso por el laboratorio se dio en torno al conocimiento de un canal abierto, su funcionamiento y el comportamiento mecánico de los fluidos a través de él. Se trabajó con un canal pequeño de superficie y paredes lisas, con una canaleta Parshall y una rejilla al final del canal, la cual provoca fenómenos en el fluido, se realizaron medidas de volumen, velocidad media, nivel de cresta, profundidad manual y teórica, caudal.

OBJETIVOS

• Desarrollar un estudio teórico de los vertederos como estructuras hidráulicas concebidas para el control de niveles y medición de caudales, realizando comparaciones y evaluar las diferencias presentadas entre el caudal teórico y el caudal medido manualmente.

• Particularizar el estudio al flujo a través de vertederos de pared delgada.

• Determinar el coeficiente de descarga o de corrección del canal con que se desarrolló la práctica 1, al igual que analizar y concluir resultados.

METODOLOGÍA

Descripción: En el laboratorio se cuenta con un canal experimental al cual está conectado un sistema de bombeo simulando una corriente unidireccional, se realiza regulación de flujo mediante una compuerta plana vertical la cual sirve para moderar un poco los efectos de generación de ondas superficiales y para generar un primer cambio de régimen de flujo, el canal está revestido con paredes de vidrio, se ha instalado en él un vertedero rectangular con contracciones laterales (Figura 2), las cuales permiten el ingreso de aire, de tal manera que se evite una disminución progresiva de presión. Se tiene funcionando una canaleta Parshall (Figura 1) la cual es un dispositivo de medida que a través de un cambio de régimen de flujo establece una sección de control donde el flujo es crítico, en el punto donde el flujo es crítico hay un solo valor del caudal en función de la profundidad existente, la precisión de esta canaleta está en que independiente de las condiciones de flujo para un rango importante de caudal generará siempre un flujo critico muy cercano a la garganta; se observa como el agua fluye aguas arriba con régimen subcrítico, encontrándose primero sobreelevación en el canal seguida por una reducción progresiva del canal, luego en el primer tramo tenemos una pendiente horizontal y por ultimo tenemos de nuevo un cambio de pendiente, encontramos aguas abajo un flujo supercrítico y al final del canal una compuerta regulable.

Figura 1. Canal Pharshall. Figura 2. Vertedero rectangular con contracciones laterales

Toma de Datos: La medición en el sistema es un registro continuo, que nos da una visión de la variación de los perfiles de velocidad media, la profundidad del nivel de agua desde un nivel de referencia en el fondo del canal y se hace con un doppler acústico (medidor que calcula el gasto en función de dos variables principales: el área hidráulica y la velocidad media), el medidor tiene ingresada la geometría del canal, funciona emitiendo un ultrasonido con ángulo de 45° el cual avanza diagonal hasta la superficie y retorna, siendo captado por un sensor que realiza la evaluación del tiempo de viaje con un escaneo de lámina de agua y luego hace la integración de las distintas capas.

PROCEDIMIENTO:

1. Se abre la válvula de regulación para que el agua circule por el canal a través del vertedero de cresta delgada hasta establecer una continuidad.

2. Con el medidor de caudales se registran los datos mostrados en la Tabla 1, se toman datos de profundidad manual con regla métrica, puesto que el sensor se encuentra ubicado a una altura (h) respecto al fondo del canal.

3. Con ayuda de una válvula se regula el caudal, para que el agua circule por el canal a través del vertedero de cresta delgada hasta que se establezca una continuidad.

Este procedimiento se repite 11 veces, iniciando con un caudal máximo que es descargado por el vertedero, y disminuyendo sucesivamente los caudales, de tal manera que los decrementos en las cargas del vertedero sean aproximadamente iguales.

RESULTADOS Y ANÁLISIS.

En la ilustración 1 se dan a conocer cada una de las medidas respectivas del vertedero rectangular con el cual se realizó el laboratorio.

Ilustración1. Medidas para el Vertedero Rectangular

Teniendo estos datos se procedió a realizar los 11 diferentes ensayos y se tomaron las diferentes medidas necesarias para la realización de los cálculos, estos datos obtenidos se muestran en la tabla 1.

Q (L/s) Q (m3/s) y total (m) H (m)

16,23 0,01623 0,394 0,134

15,43 0,01543 0,377 0,117

9,96 0,00996 0,358 0,098

8,53 0,00853 0,35 0,09

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