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7/23/2019 1 practica caudal.docx

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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DEICA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

INDICE

OBJETIVOS 2

INTRODUCCION 3

FUNDAMENTO TEORICO 4

EXPERIMENTO 15

CONCLUSION 18

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OBJETIVO

El objetivo principal de esta prctica es determinar los caudales que fluyen

por distintos canales por medio de formulas determinadas.

Los vertederos son las formas ms comunes de determinar los caudales deros, etc.

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INTRODUCCINLa forma ms sencilla de calcular los caudales pequeos es la medicin

directa del tiempo que se tarda en llenar un recipiente de volumen

conocido. La corriente se desva hacia un canal o caera que descarga en

un recipiente adecuado y el tiempo que demora su llenado se mide por

medio de un cronmetro. La variacin entre diversas mediciones efectuadas

sucesivamente dar una indicacin de la precisin de los resultados.

i la corriente se puede desviar hacia una caera de manera que descargue

sometida a presin, el caudal se puede calcular a partir de mediciones delchorro. i la caera se puede colocar de manera que la descarga se efect!e

verticalmente hacia arriba. Es asimismo posible efectuar estimaciones del

caudal a partir de mediciones de la trayectoria desde tuberas hori"ontales o

en pendiente y desde tuberas parcialmente llenas, pero los resultados son

en este caso menos confiables.

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FUNDAMENTO TEORICO

#E$%&% 'EL%()&*&+-E/)()E

Este m0todo depende de la medicin de la velocidad media de la corriente y del

rea de la seccin transversal del canal, calculndose a partir de la frmula1

Q (m/s) = A (m2) x V (m/s) La unidad m0trica es m2+s. (omo m2+s es una

unidad grande, las corrientes menores se miden en litros por segundo 34+s5.

FORMAS DE MEDIR CAUDALES

a) Napa de agua baja (altura de descarga baja)

Q = 5,47D1, 25H1, 35(1)

Donde:Q: En m/seg.; D y H en metros.

Si H < 0,4 D utilcese la ecuacin !"#

Si H $ ",4 D utilcese la ecuacin !%#

Si 0,4D < H < ",4D calc&lense am'as

ecuaciones y tmese la media

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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

b) Chorro

Q=3.15D1.99H

0.53

(2)

Variacin de la velocidad en una corriente

%tro m0todo consiste en verter en la corriente una cantidad de colorante muy intenso y medir el

tiempo en que recorre aguas abajo una distancia conocida. El colorante debe aadirserpidamente con un corte neto, para que se desplace aguas abajo como una nube colorante. e

mide el tiempo que tarda el primer colorante y el !ltimo en llegar al punto de medicin aguas

abajo, y se utili"a la media de los dos tiempos para calcular la velocidad media.

En las corrientes turbulentas la nube colorante se dispersa rpidamente y no se puede observar

y medir6 es posible usar otros indicadores, ya sean productos qumicos o radioistopos6 se

conoce como el m0todo de la dilucin. na solucin del indicador de densidad conocida se

aade a la corriente a un ritmo constante medido y se toman muestras en puntos situados

aguas abajo. La concentracin de la muestra tomada aguas abajo se puede comparar con la

concentracin del indicador aadido y la dilucin es una funcin del caudal, la cual es posible

calcular.

na determinacin ms e7acta de la velocidad se puede obtener utili"ando un molinete. En la

/igura 84 se ilustran los dos principales tipos de molinete. El de tipo de ta"a cnica gira sobre

un eje vertical y el de tipo h0lice gira sobre un eje hori"ontal. En ambos casos la velocidad de

rotacin es proporcional a la velocidad de la corriente6 se cuenta el n!mero de revoluciones en

un tiempo dado, ya sea con un contador digital o como golpes odos en los auriculares que lleva

el operador. En las corrientes superficiales se montan pequeos molinetes sobre barras que

sostienen operarios que caminan por el agua 3/otografa 895. (uando hay que medir caudales

de una avenida en grandes ros, las lecturas se toman desde un puente o instalando un cable

suspendido por encima del nivel m7imo de la avenida6 el molinete se baja por medio de cables

con pesas para retenerlo contra la corriente del ro.

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TIPOS DE VERTEDEROS DE MOLINETE

a) ti! ta"a #$%i#a

n molinete mide la velocidad en un !nico punto y para calcular la corriente total hacen falta

varias mediciones. El procedimiento consiste en medir y en tra"ar sobre papel cuadriculado la

seccin transversal de la corriente e imaginar que se divide en franjas de igual ancho como se

muestra en la /igura 88. La velocidad media correspondiente a cada franja se calcula a partir de

la media de la velocidad medida a :,8 y :,; de la profundidad en esa franja. Esta velocidad

multiplicada por la superficie de la franja da el caudal de la franja y el caudal total es la suma

de las franjas. El (uadro 8 muestra cmo se efectuarn los clculos con respecto a los datos

indicados en la /igura 88. En la prctica, se utili"aran ms franjas que el n!mero indicado en la

/igura 88 y en el (uadro 8. -ara aguas poco profundas se efect!a una !nica lectura a :,< de la

profundidad en lugar de la media de las lecturas a :,8 y :,;.

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'E$&E% &E -*E& *=&*

Los dos tipos ms comunes son el vertedero triangular 3con escotadura en '5 y el vertedero

rectangular como se muestra en la /igura 8;. &ebe haber una po"a de amortiguacin o un canal

de acceso aguas arriba para calmar cualquier turbulencia y lograr que el agua se acerque al

vertedero lenta y suavemente. -ara tener mediciones precisas el ancho del canal de acceso

debe equivaler a ocho veces al ancho del vertedero y debe e7tenderse aguas arriba 4> veces la

profundidad de la corriente sobre el vertedero. El vertedero debe tener el e7tremo agudo del

lado aguas arriba para que la corriente fluya libremente tal como se muestra en la /igura 8?. *

esto se denomina contraccin final, necesaria para aplicar la calibracin normali"ada.

-ara determinar la profundidad de la corriente a trav0s del vertedero, se instala un medidor en

la po"a de amortiguacin en un lugar en el que se pueda leer fcilmente. El cero del medidor

fija el nivel en el punto ms bajo de la escotadura. El medidor debe instalarse bastante detrs

de la escotadura para que no se vea afectado por la curva de descenso del agua a medida queel agua se acerca a la misma.

(orriente libre y corriente sumergida sobre un vertedero de pared aguda

CORRIENTE LIBRE

CORRIENTE SUMER&IDA

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C!''i(%t( i*'( #!% #!%t'a##i$% +i%a , #!''i(%t( #!%t'!a-a #!% #!%t'a##i$% (% (.('t(-('! (% /% #a%a

M(-i#i$% -( #a/-a #!% .('t(-('!0 -( a'(- a/-a

a) .('t(-('! #!% (0#!ta-/'a (% V -(

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L!0 .('t(-('!0 #!% a'(- a/-a -(*(% t(%(' ( (6t'(7! a/-! a/a0 a''i*a

Los vertederos con escotadura en ' son porttiles y sencillos de instalar de manera temporal o

permanente. La forma en ' significa que son ms sensibles a un caudal reducido, pero su anchoaumenta para ajustarse a caudales mayores. El ngulo de la escotadura es casi siempre de ?:@,

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pero se dispone de diagramas de calibracin para otros ngulos, @, cuando es

necesario aumentar la sensibilidad. En el (uadro A /iguran los valores del caudal a trav0s de

pequeos vertederos con escotadura en ' de ?:@.

-ara caudales mayores el vertedero rectangular es ms adecuado porque el ancho se puede

elegir para que pase el caudal previsto a una profundidad adecuada. En el (uadro > se indicanlos caudales por metro de longitud de la cresta, por lo que se puede aplicar a los vertederos

rectangulares de cualquier tamao.

'ertederos de pared ancha

En las corrientes o ros con gradientes suaves, puede resultar difcil instalar vertederos con

pared aguda que requieren un rebose libre de aguas abajo. La otra posibilidad est constituida

por los vertederos que pueden funcionar parcialmente sumergidos. irva de ejemplo el

vertedero triangular del &epartamento de *gricultura de los Estados nidos representado en las

/otografas 8A y 8>. e trata de un vertedero casi normali"ado en el sentido de que se dispone

de tablas de aforo 3&* 4?B?5, pero el aforo est influido por la velocidad de llegada y lacalibracin debe verificarse por medio de mediciones efectuadas con un molinete. %tro ejemplo,

que podra igualmente denominarse aforador o vertedero, se indica en la /otografa 8< y

requiere igualmente la calibracin con un molinete.

U% .('t(-('! Ci!(tti

Ca%a -( a+!'! Pa'0a -i*/9a-! a a'ti' -( S#!tt , :!/0t!% 15)

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FORMULAS PARA :ALLAR EL CAUDAL DE LOS VERTEDEROS

4. 'ertedero rectangular

La frmula fundamental de caudal vertido en vertederos de seccin rectangular, sin contraccin,

tambi0n conocido como vertedero de Ca"in, es1

&onde1

11
http://es.wikipedia.org/wiki/Rectangularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Bazinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Bazinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Rectangular


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D caudal en m9+s

es un coeficiente indicador de las condiciones de escurrimiento del agua sobre el

vertedero

L longitud de la solera del vertedero en m

h altura de la lmina vertiente sobre la cresta en m

g aceleracin de la gravedad, en m+s8

': velocidad de llegada de la corriente inmediatamente aguas arriba del vertedero, en

m+s

i el vertimiento fuera de lmina contrada, se debe hacer una correccin, substrayendo1 :.4 h

del valor de L por cada contraccin.

(uando la velocidad de apro7imacin es baja se puede simplificar la ecuacin de la siguiente

forma1

Q Cw.L.h9 + 8

&onde1

CwF adems de otros factores considera la velocidad de apro7imacin.

Las caractersticas del tipo de flujo que afectan Cwpueden ser definidas por h y

&onde1

Hd altura del vertedero en m

Los valores de Cwse encuentran en la tabla siguiente

G

d

+

h

:

h

:

h

:

h

:

h

:

h

:

h

4

h

4

12


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h

.

:

>

.

4

:

.

8

:

.

A

:

.

:

:.

>

8

.9

4

8

.8

B

8

8

.8

P >..:AQ>.8.A?5+;

$ >.:>9B> seg

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CALCULAMOS EL CAUDAL PROMEDIO

5 %"38 $( 0625 %"3$(

0625%"3$( 625 104

m3

A:ORA UTILI


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CONCLUSION

C#"# ("#$ ( ) )(& ($ ( 6136> %( )

'(?)!# +()# # "@$ "+#)'&*'( ($ ,( $( B& &+!&%# #$

%()$#$ !#*!(+'#$ +&)& +#%() "&*(&) & "(%!?* %(

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BIBLIO&RAFIA , =EB &RAF>A

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&*J$E (*#-% #E(*J)(* &E /L)&%

http1++fluidos.eia.edu.co+hidraulica+articuloses+medidores+vertRrect+i

nde7.html

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