Vertedero de Cresta Angosta

Vertedero de Cresta Angosta

Objetivo

• Adquirir los conocimientos del comportamiento de un flujo sobre un vertedero de cresta angosta.
• Observar la acción que tienen Líneas de Altura Total y Piezométrica en el flujo.
• Aplicación de los Principios de Continuidad, Cantidad de Movimiento y Energía.
• Determinación de la malla de flujo del sistema.
• Determinación del número de Froude.

Marco Teórico.

        Un vertedero es una obstrucción hecha en el canal para que él líquido retroceda un poco atrás y fluya sobre o a través de ella. Si se mide la altura de la superficie liquida de la corriente arriba es posible determinar el caudal. Los vertederos, construidos con una hoja de metal u otro material, que permitan que el chorro o manto salgan libremente reciben el nombre de vertederos de pared delgada.

        La utilización de vertederos de pared delgada está limitada generalmente a laboratorios, canales pequeños y corrientes que no lleven escombros y sedimentos. Los tipos más comunes son el vertedero rectangular y el triangular. Estos vertederos son utilizados cuando las descargas son pequeñas, porque la sección transversal de la lámina vertiente muestra de manera notoria la variación en altura. Los vertederos pueden utilizarse para amortiguación o calmar cualquier turbulencia y lograr que el agua se acerque al vertedero lento y suavemente en un canal acceso aguas arriba.

        [pic 1]

        Para la determinación del caudal que pasa por un vertedero principalmente, se debe partir de la forma del vertedero, para distintos vertederos con diferentes formas la ecuación del caudal es diferente, para el caso de vertederos de cresta angosta y vertederos triangulares las ecuaciones son las siguientes:

• Vertedero de Cresta Angosta                [pic 2]
• Vertedero Triangular                          [pic 3]

Es posible tener flujo de agua en dos tipos de canales, los abiertos y los cerrados; en el caso de canales abiertos se hace uso de uno de estos parámetros adimensionales. Con base en éste número es posible distinguir o encasillar el flujo en tres tipos o estados: el flujo crítico, el subcrítico y el supercrítico. Este parámetro es el Número de Froude y, básicamente, relaciona dos tipos de fuerzas, las de gravedad y las inerciales, que dependen de la masa. El comportamiento del flujo se ve delimitado por dos elementos, la viscosidad y la gravedad. El número de Froude se usa cuando el estado de flujo se desea clasificar en función de la acción que sobre él ejerce la gravedad. El número de Froude viene dado por la siguiente expresión:

                                                   Dónde: V = Velocidad[pic 4]

           G = Gravedad

D= Parámetro de Longitud Representativa.        

• Flujo Crítico: Es un flujo inestable, debido a esto es bastante inaceptable y poco recomendable, usarlo en el diseño de estructuras hidráulicas. Para éste tipo de flujo el número de Froude es igual a 1 y en esta condición no se generan resaltos hidráulicos (disipadores de energía).

• Flujo Supercrítico: Este flujo se presenta a velocidades y pendientes altas, y a profundidades más pequeñas. El número de Froude, en este caso, es mayor a 1. Este estado de flujo propicia la formación de resaltos hidráulicos; estos aumentan su capacidad de disipación de energía en ciertos intervalos.

• Flujo Subcrítico: En este flujo se tienen velocidades y pendientes bajas, pero altas profundidades de la lámina del agua, por el contrario, son mayores que las que se presentan en el flujo supercrítico. Para este tipo de flujo un aumento en la energía se traduce en un aumento en la profundidad de la lámina de agua. El número de Froude en este estado es menor a 1.

Procedimiento

Para esta práctica se utilizara un vertedero rectangular de cresta angosta ubicado en el canal de vidrio, piezómetro en canal y vertedero, vertedero triangular y medidores de punta. Los procedimientos a seguir para la realización de esta práctica son los siguientes:

1. Se procede a la eliminación aire de las conexiones piezométricas.
2. Tome medidas sobre la ubicación de los equipos: Distancia entre entrada de canal y vertedero, Altura de vertedero (P).
3. Regule el gasto en el canal hasta obtener una carga sobre el vertedero de 12 cm. Espere que se estabilice el flujo y tome las medidas necesarias del vertedero triangular para determinar correctamente el caudal del ensayo. (Lectura de corrección en el vertedero: 5,10 cm)
4. Con el medidor de punta determine el perfil superior de la superficie de agua.
5. Tome medidas desde 1,30 m aguas arriba hasta 1,30 m aguas abajo del mismo.
6. Incluya la cresta misma del vertedero.
7. Con una cinta métrica defina la superficie interior de la lámina vertiente del vertedero.
8. Registre la altura piezométrica con el piezómetro deslizable en seis puntos arriba de la cresta del vertedero. Tome lecturas en: cresta del vertedero, 1.5, 3, 4.5, 6, 7.5 y 9 cm sobre la cresta. Trate de tomar una última lectura a 10.5 cm de altura. (Corrección del piezómetro deslizable =- 0,16 cm)

Tabla de Datos

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