Universidad de OrienteNcleo de AnzoteguiEscuela de Ingeniera y Ciencias AplicadasDepartamento de Ingeniera CivilCtedra: Laboratorio de HidrulicaCdigo: 070-4271

Descarga por VertederosInforme #6

Profesora: Bachilleres: Morales, Hilda. Preparador: Seccin: 01

Barcelona, Noviembre del 2012ndice Pg.Objetivos. iiiMarco terico 4 Vertederos.. 4 Funciones 4 Vertedero de pared delgada.. 6 Vertedero de pared gruesa.. 7Materiales y Equipos utilizados. 8Procedimiento Experimental.... 9 Tabla de datos y Resultados... 10Graficas.. 12Conclusiones y recomendaciones.... 13Apndice.. 14 Hoja de datos.. 15 Formulas Empleadas. 16 Nomenclatura. 17 Muestra de Calculo 18 Ajuste de Curvas. 20 Asignaciones 21 Esquema del equipo. 27Bibliografa 28

ObjetivoEstudiar el comportamiento de un vertedero rectangular para diferentes aberturas de la vlvula.

Marco Terico Vertedero:Los vertederos se utilizan para medir el caudal a travs de un canal abierto. Un vertedero consiste en una obstruccin en el canal, en el cual el liquido es acumula, para despus pasar a travs de l, por una abertura de forma geomtrica predeterminada. La relacin entre el nivel del liquido agua arriba del vertedero y el caudal circulante se puede determinar experimentalmente. Como consecuencia, el caudal se puede determinar, con la lectura de la altura de la superficie del lquido. Funciones Aliviadero como elemento de presa: Garantizar la seguridad de la estructura hidrulica, al no permitir la elevacin del nivel, aguas arriba, por encima del nivel mximo (NAME por sus siglas Nivel de Aguas Mximas Extraordinarias). Garantizar un nivel con poca variacin en un canal de riego, aguas arriba. Este tipo de vertedero se llama "pico de pato" por su forma Constituirse en una parte de una seccin de aforo del ro o arroyo. Disipar la energa para que la devolucin al cauce natural no produzca daos. Esto se hace mediante saltos, trampolines o cuencos.En una presa se denomina vertedero a la parte de la estructura que permite la evacuacin de las aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio de agua. Generalmente se descargan las aguas prximas a la superficie libre del embalse, en contraposicin de la descarga de fondo, la que permite la salida controlada de aguas de los estratos profundos del embalse. Aliviadero como elemento de canal:Los aliviaderos se usan conjuntamente con las compuertas para mantener un ro navegable o para proveer del flujo necesario a la navegacin. En este caso, el vertedero est construido significativamente ms largo que el ancho del ro, formando una "U" o haciendo diagonales, perpendicularmente al paso. Dado que el aliviadero es la parte donde el agua se desborda, un aliviadero largo permite expulsar mayor cantidad de agua con un pequeo incremento en la profundidad de derrame. Esto se hace con el fin de minimizar las fluctuaciones en el nivel de ro arriba. Si se hace, evita complicaciones innecesarias en el diseo y uso de los dispositivos de bloqueo o desvo de riego.[1]Los aliviaderos permiten a los hidrlogos un mtodo simple para medir el caudal en flujos pequeos o medianos. Conocida la geometra de la zona alta del vertedero y el nivel del agua sobre el vertedero, se conoce que el lquido pasa de rgimen lento a rpido, y encima del aliviadero el agua adopta el calado crtico.Los vertederos son muy utilizados en ros para mantener el nivel vertical del agua y ser aprovechado como lagos, zona de navegacin y de esparcimiento. Los molinos hidrulicos suelen usar aliviaderos para subir este nivel y aprovechar el salto para mover las turbinas. Los aliviaderos son muy tiles para retirar cualquier desperdicio que est flotando o como lugar de paso del ro.Debido a que un aliviadero incrementa el contenido en oxgeno del agua que pasa sobre la cresta puede generar un efecto perjudicial en la ecologa local del ro. Un aliviadero reduce artificialmente la velocidad del agua, lo que puede incrementar los procesos de sedimentacin. Adems representa una barrera para los peces migratorios, que no pueden saltar de niveles. Vertedero de pared delgadaLos vertederos de paredes delgadas son vertederos hidrulicos, generalmente usados para medir caudales. Para obtener resultados fiables en la medicin con el vertedero de pared delgada es importante que tenga la pared de aguas arriba vertical, est colocado perpendicularmente a la direccin de la corriente, y la cresta del vertedero sea horizontal o, en el caso de que esta sea triangular, la bisectriz del ngulo est vertical.Adems, debe cuidarse de mantener la presin atmosfrica debajo de la lmina vertida; el canal aguas arriba debe ser recto y estar desobstruido. La carga h, sobre la cresta del vertedero debe ser medida a una distancia suficiente, aguas arriba, para no tener influencia de la curvatura de la superficie lquida en la proximidad del vertedero. Vertedero de pared gruesa:Este tipo de vertederos es utilizado principalmente para el control de niveles en los ros ocanales, pero pueden ser tambin calibrados yusados como estructuras de medicin de caudal.

Materiales y Equipos Utilizados Banco bsico para la hidrulica.Marca: gunt HAMBURG. NB48104.Made in Germany.Bomba. 60Hz.Compuesto por:Tanque de alimentacin, tanque de medicin, motobomba, escala para medir volumen de agua, tuberas y vlvulas. Cilindro Graduado.Marca: Exas. USA.Capacidad: 1000ml Apreciacin: 20ml Cronometro.Marca: Casio. Modc.Capacidad: 9h 59min 59,99segApreciacin: 0,01seg Una jarra plstica.Marca: ManaplasCapacidad: 1L Cinta mtrica.Marca: Powertape estndarCapacidad: 3mApreciacion: 1mm Agua. Manguera Vertedero rectangular

Procedimiento Experimental1. Se enciende el sistema y se espera unos segundos.

2. Se abre la llave de alimentacin a una abertura adecuada.

3. Se deja que el nivel de agua se estabilice de acuerdo a la abertura realizada.

4. Se procede a realizar la medicin respectiva referente a la altura de agua en el vertedero (h) a dicha abertura y se realiza un aforo midiendo la cantidad de agua que sale por el vertedero en unidad de tiempo para obtener el caudal medido.

5. Se procede a realizar el aforo a travs de la escala para medir volumen de agua, el cual se realiza cerrando la llave de desage de agua y tomando el tiempo en el que la escala sube a un volumen de 10L para obtener as el caudal calibrado.

6. Este procedimiento se realiza para 4 aberturas mas abriendo la llave consecutivamente.

7. Se toma los registros y se realizan los clculos.

Tabla de datos y Resultados DatosB(m)B(m)e(cm)W(m)(cm)

0.230.060.80.1313

Abertura de la VlvulaAltura en el vertedero(cm)(m)QmedVol(L)(cm3)QmedTiempo(s)AforoVol(ml)(cm3)AforoTiempo(s)

13.80.038100.0119.9910000.0011.70

23.50.035100.0117.417100.000711.14

32.80.028100.0114.508400.000840.97

42.10.021100.0112.089500.000950.93

51.30.013100.017.5710000.0011.09

Pared del VertederoAbertura de la vlvulae/hPared

10.211Pared delgada

20.229Pared delgada

30.286Pared delgada

40.381Pareddelgada

50.615Pareddelgada

Caudales

Abertura de la vlvulaCoeficiente de descarga ()Qcal (m3/s)Qmed(m3/s)Qcali(m3/s)Qcalicorr(m3/s)Qreal(m3/s)

10.6790.0008910.000500.001700.001300.00090

20.6880.000798 0.0005740.0008090.0008040.00069

30.7220.0005990.0006900.0008400.0007200.00071

40.7990.0004310.0008280.0009500.0006910.00076

50.8800.0002310.001320.001090.0006610.00099

Graficas Grafica de Caudal medido Vs Caudal calculadoQmed(m3/s)Qcal(m3/s)

0.000500.000891

0.0005740.000798

0.0006900.000599

0.0008280.000431

0.001320.000231

(Grafica #1)

Conclusiones y recomendacionesAl determinar para cada abertura de la vlvula el tipo de pared del vertedero resulto ser de pared delgada en todas las pruebas, ya que en todas las aberturas e/h dio un valor menor a 0,67.Comparando los valores de caudales medidos, caudales de aforos y caudales calculados se puede apreciar pequeas diferencias entre stos, lo cual se pudo haber ocasionado debido a las prdidas de volmenes al momento de realizar la recaudacin del agua con la jarra, por la falta precisin del experimentador al tomar las alturas para cada caudal.Tambin se puede agregar que mientras mayor sea la abertura de la vlvula reguladora, mayor es el caudal que sale por el vertedero, debido a que hay un aumento en la altura del nivel del agua y por ende una mayor cantidad agua sale.Al graficar el Qmed vs Qcal y realizar su ajuste se obtuvo una ecuacin de la recta que refleja las diferentes aberturas de la vlvula.Se recomienda a la hora de realizar los ensayos de los aforos, el mismo sea realizado por una misma persona debido a que cada persona tiene una apreciacin diferente, el cual debe tener un buen manejo de los equipos, para evitar o disminuir la errores a la hora de realizar la prctica.

Apndice

HOJA DE DATOS

Formulas Empleadas: Caudal:

Caudal Calculado:

Coeficiente de descarga del vertedero de pared delgada:

Caudal Real:

Caudal Calibrado corregido:

e/h e/h < 0,67 Pared Delgadae/h 0,67 Pared Gruesa

NomenclaturaSmboloTerminoUnidades (S.I)

QmedCaudal medido

QcalCaudal calculado

QcaliCaudal calibrado

QcalicorrCaudal calibrado corregido

QrealCaudal Real

VVolumen de agua

tTiempo

Coeficiente de descarga del vertedero de pared delgadaAdimensional

BBase mayor del vertedero

bBase menor del vertedero

hAltura del nivel de agua en la escala del vertedero

wAltura desde el fondo del canal hasta la cresta del vertedero

gAceleracin de gravedad

Muestra de Calculo Para Abertura 1: Pared del Vertedero:e / h 0.211< 0,67 vertedero de pared delgada. Coeficiente de descarga:

Caudal Calculado:

Caudal Medido:

Caudal Calibrado:

Caudal Calibrado corregido:

Caudal Real:

Ajuste de Curvas:Ajuste de la Grafica de Caudal medido Vs Caudal calculado

(Grafica #2)

Asignaciones

1. Determinar para cada abertura de la vlvula, si el vertedero es de pared delgada o de pared gruesa.

Si e/h < 0.67 es de pared delgada.Si e/h > 0.67 es de pared gruesa.Abertura de la vlvulaEspesor e (cm)Altura h (cm)e/hPared

10.83.800.211Pared delgada

20.83.500.229Pared delgada

30.82.800.286Pared delgada

4

0.8

2.100.381Pared delgada

50.8

1.300.615Pareddelgada

2. Determinar el caudal calculado para cada abertura de la vlvula.

Abertura de la vlvulaBase mayor B (m)Base menor b (m)Altura de agua h (m)Altura desde el fondo w (m)Coeficiente de descarga Qcal (m3/s)

10.230.060.0380.130.6790.000891

20.230.060.0350.130.6880.000798

30.230.060.0280.130.7220.000599

40.230.060.0210.130.7990.000431

50.230.060.0130.130.8800.000231

3. Representar grficamente Qmed vs Qcal.

Ver grafica #1 (pgina 12)

4. Determinar el caudal real (Qreal).Abertura de la vlvulaQmedi (m3/s)Qcalicorr(m3/s)Qreal(m3/s)

10.000500.001300.00090

20.0005740.0008040.00069

30.0006900.0007200.00071

40.0008280.0006910.00076

50.001320.0006610.00099

5. Comparar el caudal del aforo, el caudal medido y el caudal calculado.Abertura de la vlvulaQaforo (m3/s)Qmedi (m3/s)Qcal (m3/s)

10.001700.000500.000891

20.0008090.0005740.000798

30.0008400.0006900.000599

40.0009500.0008280.000431

50.001090.001320.000231

Nota: Ver muestra de clculo (pgs. 18-19) para observar cmo fueron obtenidos dichos valores. Leer conclusiones a las cuales se llegaron segn resultados.

6. Definir:

a) Canal:Bsicamente un canal no es ms que un cauce artificial de agua, siendo su forma muy variada. La forma perfecta de un canal seria aquella que ofrece la menor resistencia al avance de las aguas y que la naturaleza ha demostrado que resulta ser la semicircular, pero dada la dificultad de ejecucin de la misma (no existen mquinas con cuchillas curvas), se opta por secciones trapeciales, que resulten inscriptas dentro de una circunferencia

b) Vertedero:Los vertederos son dispositivos que se utilizan para medir el caudal a travs de un canal abierto y consiste en una obturacin en el canal, en el cual el lquido se acumula para despus pasar a travs de l, por una abertura de forma geomtrica determinada y midiendo la altura de la superficie del liquido se puede obtener el caudal.c) Cresta: Se define como la lnea de referencia, y de la aplicacin de la ecuacin de la energa a la lnea de flujo.

d) Tipos de Vertederos:Por su localizacin en relacin a la estructura principal: Vertederos frontales. Vertederos laterales. Vertederos tulipa; este tipo de vertedero se sita fuera de la presa y la descarga puede estar fuera del cauce aguas abajoDesde el punto de vista de los instrumentos para el control del caudal vertido: Vertederos libres, sin control. Vertederos controlados por compuertas.Desde el punto de vista de la pared donde se produce el vertimiento: Vertedero de pared delgada. Vertedero de pared gruesa. Vertedero con perfil hidrulico.Desde el punto de vista de la seccin por la cual se da el vertimiento: Rectangulares. Trapezoidales. Triangulares. Circulares. Lineales, en estos el caudal vertido es una funcin lineal del tirante de agua sobre la crestaDesde el punto de vista de su funcionamiento, en relacin al nivel aguas abajo: Vertedero libre, no influenciado por el nivel aguas abajo. Vertedero ahogado. Vertedero de pared delgada

e) Coeficiente de descarga del vertedero:Es la relacin que pasa por el aparato y el caudal ideal se denota por la letra .

ESQUEMA

Bibliografa Fuentes Bibliogrficas:.

Boughaman, Mounir, MSC. Descarga por Orificios. Gua de Laboratorio de Hidrulica (2006). Venezuela.

Gonzales, Luis. Curso de Hidrulica de Canales Abiertos. (2006). Universidad de Oriente. Venezuela.

Sitios Web:

Univiedo. VertederosPublicado en: http://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/mecanica_de_fluidos_minas/lp6.pdfConsulta: Lunes, 19 de noviembre del 2012.

Wikipedia. VertederosPublicado en: http://es.wikipedia.org/wiki/Vertedero_hidr%C3%A1ulicoConsulta: Lunes, 19 de noviembre del 2012.

Zarate, Jaime. Vertederos. Gua de laboratorio de Fluidos, IUPEG (1989).Publicado en: http://infowarehouse.com.ve/pugoz/fluidos/fluidos_lab_vertedores.pdfConsulta: Lunes, 19 de noviembre del 2012.