MEDICIONES DE FLUJO DE UN CANAL ABIERTO

COEFICIENTE DE UN VERTEDERO

DIANA LORENA HILARION PLAZAS        40021080

DIEGO ALEJANDRO TORRES                   40021048

ANDRÉS CAMILO ORJUELA                40021004

PRESENTADOS A:

INGENIERO LUIS AYALA

GRUPO 3

MIERCOLES 1:00-3:00 p.m.

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO DE HIDRÁULICA

BOGOTA

2005

TABLA DE CONTENIDO

JUSTIFICACIÓN                                                                                

1. OBJETIVOS
2. MARCO TEORICO

3.  MATERIALES        

4.  PROCEDIMIENTO                                                                        

1. DATOS Y CALCULOS

1. PORCENTAJE DE ERROR

1. DEDUCCION PARA UN VERTEDERO TRIANGULAR

1. CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA                                                                                

JUSTIFICACIÓN

Se considera que el principal uso  de un vertedero es la medición de caudal en canales abiertos.

Un vertedero es una obstrucción en el canal que hace que el líquido se represe detrás de él y fluya sobre este. Midiendo la altura de la superficie liquida aguas arriba, se determina el caudal

En el dimensionamiento o diseño de canales se hace necesario conocer  el flujo, es por esta razón que son construidos los diques o vertederos para la medición de caudales, así como también para el control del nivel de aguas.  En esta práctica calibraremos el vertedero, para esto utilizaremos la siguiente ecuación [pic 1].

1. OBJETIVOS

• Calibrar un vertedero en el laboratorio, como medidor de caudal en flujo a superficie libre (flujo en un 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.

1. MARCO TEÓRICO

MEDICIONES DE FLUJO DE UN CANAL ABIERTO

Se disponen de 2 métodos básicos para medir las relaciones de flujo en canales abiertos:

1. En una sección crítica, la velocidad de flujo es igual a la velocidad crítica, así que la relación de flujo puede calcularse a partir de una medición de profundidad. En una obstrucción en una canal (Un vertedor o vertedero) la profundidad del flujo se correlaciona con la relación de flujo.
2. Método de reticulación transversal, la velocidad de líquido se mide en diversos puntos en la sección transversal del canal.   

VERTEDERO

Cuando la descarga del líquido a superficie libre es efectuada por encima de un muro o una  placa, tendremos  lo que se denomina  un vertedero.

Si la descarga se realiza sobre una placa de arista aguda, el vertedero se llama de pared delgada. Si por el contrario, el contacto entre la pared y la lámina vertiente es más bien toda una superficie, se denomina de pared gruesa.

El punto más bajo de la pared en contacto con la lámina vertiente se conoce como cresta.

Vertedero de pared delgada.

 Vertedero rectangular  Bernulli entre 1 y 2  . Napa del vertedero ideal

H + 0 + 0 = V22  + H – y +0

                 2g

Esto es así:

1. Se desprecia la V21   antes del vertedero.

                   2g

2. La presión es la atmosférica, tanto antes del vertedero como en la napa.  

[pic 2]

Esta expresión es válida para la condición ideal mostrada en la figura.

En la práctica esto sucede ya que se genera unas contracciones en la napa, que hace que se reduzca el caudal. Debido a la fricción, la tensión superficial y los efectos de la contracción por lo tanto el flujo real será menor que el caudal teórico.

[pic 3]

Vertedero de pared gruesa

Un vertedero de pared gruesa es una protuberancia grande en el canal con una superficie plana. Debe ser lo suficientemente alto para dar lugar a que el flujo (F=1) ocurra sobre la superficie plana. La velocidad sobre la pared del vertedero es:  

[pic 4]

Y el caudal volumétrico teórico es:

[pic 5]

Pero como Cd = Qr/Qt se obtiene que

[pic 6]

El caudal volumétrico se podría obtener midiendo Yc sin embargo debido a que el flujo es crítico esto es difícil de realizar con precisión, es más fácil medir la profundidad H corriente arriba. Al aplicar la ecuación de la energía entre un punto sobre la superficie corriente arriba, hasta un punto sobre la pared, y despreciar la pérdida, se tiene:

H + V21  + P  =  V2c  + Yc + P

2g              2g

[pic 7]

Al sustituir en la ecuación caudal teórico se obtiene

[pic 8]

Una ecuación más precisa, con el coeficiente de descarga, determinado experimentalmente. [pic 9][pic 10]

Para un flujo con un Número de Reynolds y Un Número de Webwer altos, el coeficiente de descarga para un vertedero de pared gruesa esta dado por:

[pic 11]

[pic 12]

1. ELEMENTOS UTILIZADOS EN LA PRÁCTICA

Medidores de Nivel: equipo que indica el nivel de agua en determinada estructura hidráulica.

Vertedor de pared delgada : Elemento rígido que obstaculiza e intercepta la corriente de flujo y que sirve para determinar el  caudal y controlar el nivel del agua.

Compuerta Plana: sistema mediante el cual es posible regular el paso de caudal por determinado canal.

Cronómetro: reloj de alta precisión  para medir fracciones de tiempo muy pequeñas.

Balanza digital: Aparato encargado de tomar el peso de los elementos o materiales a emplear en la practica.

1.  PROCEDIMIENTO

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

[pic 20]

[pic 21]

[pic 22]

[pic 23]

1. DATOS  Y CALCULOS

ANCHO CANAL = 7.5cm

ALTO DEL VERTEDERO = 11.4cm

...