Mecnica de Fluidos I Flujo sobre vertederos rectangulares

UNIVERSIDAD NACIONAL

PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVILCURSO

MECNICA DE FLUIDOS ITEMAFLUJO SOBRE VERTEDEROS RECTANGULARESNOMBRE DEL ESTUDIANTE

WALTER JANIR RAMOS ADANAQUFECHA DE ENTREGA DE TRABAJO07 10 10INTRODUCCIN

En el campo laboral el Ingeniero Civil lleva a cabo la construccin o diseo de un puente, acueductos, represas y otras estructuras que dependen mucho del flujo de algn fluido, se es necesario entonces tener el valor aproximado del flujo con el que se trabaja y en base a ello disear la estructura. En el presente informe se detallar la prctica de Medicin de caudal sobre vertedero rectangular.

Los vertederos son estructuras que tienen una aplicacin muy extendida en todo tipo de sistemas hidrulicos y expresan una condicin especial de movimiento no uniforme en un tramo con notoria diferencia de nivel. Normalmente desempean funciones de seguridad y control.

A continuacin se darn conceptos bsicos que nos permitirn tener una mejor visin de esta prctica de laboratorio que se hizo con el fin de hallar el flujo de un determinado fluido en movimiento.

CONTENIDOI. FUNDAMENTO TERICO:

1. VERTEDERO

El vertedero es una estructura hidrulica destinada a permitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales.

Cuando el borde superior del orificio por donde se vaca un depsito no existe, o en caso de existir, est por encima del nivel del lquido, se dice que el desage tiene lugar por Vertedero.Los vertederos son utilizados, intensiva y satisfactoriamente, en la medicin del caudal de pequeos cursos de agua y conductos libres, as como en el control del flujo en galeras y canales.

2. CLASIFICACIN DE LOS VERTEDEROS

Aceptando las ms variadas formas y disposiciones, los vertederos presentan los ms diversos comportamientos, siendo muchos los factores que pueden servir de base para su clasificacin. En esta ocasin se detallarn las caractersticas del Vertedero rectangular, tipo de vertedero con el cual se realiz la prctica.

1. Rectangular: Para este tipo de vertederos se recomienda que la cresta del vertedero sea perfectamente horizontal, con un espesor no mayor a 2 mm en bisel y la altura desde el fondo del canal 0.30 m y w = 2h.

Las figuras nos muestran un vertedero rectangular y su vista frontal, ste vertedero es fcil de construir y por lo tanto uno de los ms usados.

3. ECUACIN PARA UN VERTEDERO RECTANGULAR DE PARED DELGADA

Despreciando el valor de v2/2g puesto que el canal de aproximacin es siempre ms ancho que el vertedero, se obtiene la descarga a travs de:

Q=2*um*b*(2g)^(1/2)*h(3/2)/34. COEFICIENTE DE GASTO O DESCARGA

Los valores lmites aproximados del coeficiente de descarga, resultan de la hiptesis de presencia del tirante crtico sobre el coronamiento del vertedero y de las velocidades aguas arriba y aguas abajo definidas por la ecuacin de Torricelli. Consideremos el siguiente esquema:

5. FUNCIONES DE UN VERTEDERO: Garantizar la seguridad de la estructura hidrulica, al no permitir la elevacin del nivel, aguas arriba, por encima del nivel mximo.

Garantizar un nivel con poca variacin en un canal de riego, aguas arriba. Lograr que el nivel de agua en una obra de toma alcance el nivel requerido para el funcionamiento de la obra de conduccin.

Mantener un nivel casi constante aguas arriba de una obra de toma, permitiendo que el flujo sobre el coronamiento del vertedero se desarrolle con una lmina lquida de espesor limitado.

En una obra de toma, el vertedero se constituye en el rgano de seguridad de mayor importancia, evacuando las aguas en exceso generadas durante los eventos de mximas crecidas.

Permitir el control del flujo en estructuras de cada, disipadores de energa, transiciones, estructuras de entrada y salida en alcantarillas de carreteras, sistemas de alcantarillado, etc.II. OBJETIVOS:

Estudiar las caractersticas del flujo de un vertedero con escotaduras en forma rectangular, practicado en pared delgada y con el umbral afilado.

Verificar si el coeficiente de gasto o descarga se mantiene constante a lo largo del experimento.

III. MATERIALES Y EQUIPOS

Banco Hidrulico (FME 00) Cronmetro Vertedero Rectangular (b = 3 cm.) Equipo de flujo sobre vertederos (FME 02)

Equipo de flujo sobre vertederos (FME 02)IV. PROCEDIMIENTO:

1. Montar el equipo FME 02 en el Banco Hidrulico.2. Suministrar agua al canal hasta que esta descargue por el vertedero.

3. Cerrar la vlvula de control de suministro y parar la bomba.

4. Dejar que el nivel del agua en el canal se estabilice.

5. Tras establecer con precisin un mnimo contacto entre la punta de la lanceta y la superficie libre del agua, proceder a ajustar el inmovilizar el nonius del calibre a cero.

6. Suministrar agua al canal ajustando la vlvula de control del canal para ir obteniendo sucesivamente incrementos escalonados de la altura de carga.7. En cada variacin escalonada del caudal, y una vez se hallan estabilizado las condiciones del rgimen medir y anotar el valor de la altura de carga h, as como el caudal con ayuda del tanque volumtrico y el cronmetro.V. CLCULOS Y RESULTADOS:VOLUMEN (m)TIEMPO (s)H (m)Q (m/seg)CCoeficiente dedescarga (Um)

BANCO HIDRULICO0,509,840,03900,05086,597574,4729

0,505,490,05660,09106,760476,3125

0,504,820,06230,10376,671075,3028

VI. CONCLUSIONES:

Los valores de los Coeficientes de descarga varan en pequeas cantidades haciendo el ensayo con el Banco Hidrulico.

Las variaciones en los valores de coeficientes de descarga son debido al error experimental presente en todo ensayo de laboratorio, al medir el tiempo de descarga, al tomar la medida del volumen con el Banco Hidrulico, etc.VII. BIBLIOGRAFA:

Equipo de flujo sobre vertederos. EDIBON S.A. Pginas de Internet.

Ingeniera Civil

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