MECANICA DE FLUIDOS II

INFORME DE LABORATORIO Nº 06

Docente:

ING. Guillermo Arriola Carrasco .

Integrantes:

Manay Mego Hoyler. Mego Molocho Henry. Ugáz Cabrejos Jorge. Vera Vilches Wilmer. Zumaran Vásquez Kevin.

Sección: ´´D´´

Fecha de Presentación:

MARTES, 15 DE JULIO DEL 2014I. NOMBRE DEL ENSAYO DE LABORATORIO:

INFORME DE LABORATORIO V

´´VERTEDEROS TRIANGULARES´´.

II. OBJETIVOS:

Objetivo General:

Determinar y comparar el caudal que fluye por un canal,

empleando un vertedero triangular y rectangular.

Objetivo Específico:

Determinar experimentalmente el coeficiente de descarga cd

para vertederos triangulares.

Estudiar y sintetizar los datos obtenidos en el ensayo de

laboratorio con los datos que obtenemos apoyándonos en

referencias bibliográficas, libros que usualmente utilizamos para

estos ensayos.

III. HIPOTESIS:

Estudiar, analizar y comparar el comportamiento de caudales

tomados experimentalmente en el laboratorio en tipo de

vertedero triangular con sus respectivos caudales teóricos.

IV. MARCO TEORICO:

VERTEDEROS

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En general, un vertedero se puede interpretar como una barrera que se

interpone al flujo, para causar una elevación en el nivel de aguas arriba y

una baja aguas abajo. El control en el nivel de embalses, canales, depósitos,

aforo o medición de caudales, son dos de las principales funciones de los

vertederos en el campo de la ingeniería.

Los vertederos pueden ser clasificados de diferentes maneras, ya sea por su

forma geométrica o su finalidad. Un vertedero donde se realiza

una descarga sobre una placa de perfil cualquiera, pero con arista aguda, se

llama vertedor de pared delgada.

Si el contacto entre la lámina de descarga y la pared del vertedero es una

superficie, el vertedero será de pared gruesa. Según su forma geométrica,

pueden ser triangulares, rectangulares, trapezoidales, circulares, etc., todo

depende de la función que este ira a cumplir.

a) Vertederos de pared delgada:

Los vertederos de paredes delgadas son vertederos hidráulicos,

generalmente usados para medir caudales.

Para obtener resultados fiables en la medición con el vertedero de pared

delgada es importante que:

tenga la pared de aguas arriba vertical,

esté colocado perpendicularmente a la dirección de la corriente,

y,

la cresta del vertedero sea horizontal

b) VERTEDEROS TRIANGULARES

Este tipo de vertedero se emplea con frecuencia para medir caudales pequeños

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(inferiores aproximadamente a 6 l/s). En la Figura 7 se muestra un esquema de la

geometría de este tipo de vertedero. El ángulo θ puede tomar cualquier valor,

aunque es muy frecuente el vertedero con θ = 90º.

Procediendo de manera totalmente análoga al caso del vertedero rectangular sin

contracción lateral, se obtiene que el caudal teórico diferencial vendrá dado por:

En este caso, como se pone de manifiesto en la Figura 7, el área del elemento diferencial del vertedero viene dada por la expresión:

De este modo, el caudal teórico total a través del vertedero triangular, vendrá dado

por:

Al igual que en el caso del vertedero rectangular, el caudal real se obtiene introduciendo un coeficiente de descarga corrector en la expresión:

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V. EQUIPO A UTILIZAR:

V.1. BANCO HIDRÁULICO.

Es uno de los equipos usados para este laboratorio, tiene las siguientes características.

V.1.1. Ventajas:

- Estructura inoxidable.- Tornillos, tuercas, chapas y otros elementos metálicos de acero

inoxidable.- Diagrama en panel frontal con similar distribución que los elementos

en el equipo real.- Conexiones rápidas para adaptación a la fuente hidráulica de

alimentación.- Probeta cilíndrica y graduada para las mediciones de caudales muy

bajos.- Medida de flujo: depósito volumétrico calibrado de 0-7 litros para

caudales bajos y de 0-40 litros para caudales altos.- Válvula de cierre, en la base de tanque volumétrico, para el vaciado

de éste.- Rapidez y facilidad para intercambiar los distintos módulos.- Dimensiones: 1130 x 730 x 1000 mm. aprox. Peso: 70 Kg. aprox.

V.2. LIMNIMETRO:

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Medir la posición de la superficie del agua en estado estable durante los estudios hidráulicos. Esto se realiza ajustando manualmente una pequeña punta o un pequeño gancho para que toque la superficie del agua, y leyendo el movimiento vertical en una escala o con un vernier (nonio).

Usos:

Localización de la frontera aire-superficie del agua con alta resolución.

Medición de cambios lentos del nivel de agua en canales de flujo y modelos hidráulicos.

Medición de la deformación mecánica.

V.3. VERTEDERO TRIANGULAR:

Para medir pequeños gastos, y se utiliza más para la medición de caudales, en el laboratorio.

V.4. CRONÓMETRO.

El cronómetro es un reloj o una función de reloj utilizada para medir fracciones temporales, normalmente breves y precisas.

V.4.1. Ventajas:

Una de las ventajas de este tipo de aparatos es que permite comparar los resultados obtenidos a lo largo del tiempo, ya sea en relación con uno mismo, o con otra persona debido a la acuciosidad con que mide.

VI. TOMA DE MUESTRA Y DATOS.

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VII. DESARROLLO DE INFORME:

a) Medir el ángulo del vertedero.

b) Colocar el vertedero triangular con sus respectivos pernos.

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c) Medir la altura p desde el fondo del canal al vértice del vertedero.

d) Llenar el tanque con agua.

e) Encender la bomba y esperar que estabilice el flujo.

f) Medir el volumen del depósito inmediato al vertedero.

g) Medir el tirante h en el piezómetro, aguas arriba del vertedero.

h) Medir cuatro veces el tiempo t que demora el agua en llenar el volumen

para ello tapar el sumidero.

i) Repetir el procedimiento para diferentes caudales, para ello regular la

válvula situada en la tubería de descarga de la bomba.

VIII. RESULTADOS

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GRAFICOS:

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IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

IX.1.1. CONCLUSIONES:

Se determinó que por el vertedero rectangular pasa menos caudal que

el vertedero triangular.

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Como podemos observar, el Coeficiente de derrame calculado en la

práctica, es variable en algunos caudales, esto quiere decir que el

coeficiente de descarga (Cd) aumenta a medida que el caudal también

aumenta.

Se sintetizó de acuerdo a los procedimientos podemos deducir que los

datos obtenidos si están en concordancia con los datos que nos brindan

los libros o textos.

IX.1.2. RECOMENDACIONES:

Se recomienda fijar bien el vertedero para evitar las filtraciones del

fluido, y de esa manera obtener buenas lecturas.

Cuando se proceda a tomar lecturas de la altura del fluido, en

vertederos, se debe esperar a que se estabilice el flujo de agua en el

canal del Banco Hidráulico, para obtener medidas precisas.

Se recomienda utilizar vertederos triangulares de 90° para caudales

menores 110lts, ya que en estos niveles de gastos de agua su precisión

es mayor que la de otros tipos de vertederos.

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IX.1.3. BIBLIOGRAFIA:

http://instrumentosdelaboratorio.org/probeta.

http://www.edibon.com/products/catalogues/es/units/fluidmechanicsaerodynamics/fluidmechanicsbasic/LIFLUBA.pdf

http://www.slideshare.net/Cloud_FFVII/el-cronometro.

“Modernización de la enseñanza aprendizaje en la asignatura de hidráulica – i (civ 229)”(texto guía de laboratorio)

X. ANEXOS:

Deflectores de turbulencia

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Limnimetro que sirve para hallar las alturas del caudal

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