Universidad De Oriente

Descarga por Vertedero

Universidad De Oriente.

Ncleo De Anzotegui.

Escuela De Ingeniera Y Ciencias Aplicadas.

Departamento De Ingeniera Civil.

Ctedra: Laboratorio De Hidrulica.

Prctica # 7DESCARGA POR VERTEDEROS

Profesora: Bachilleres:

Hilda Morales

Ana Echeverra C.I. 17.781.696

Preparador:

Carlota Salazar C.I. 18.113.720

Ramn Zambrano

Liliana Carrera C.I: 18.273.829

Matimar Lugo C.I: 18.188.491

Mirgre Alfonzo C.I: 17.420.345

Grupo: 2

Seccin: 21

Barcelona, Julio de 2008NDICEPg.

Objetivo3

Marco Terico4

Materiales y Equipos7

Procedimiento Experimental8

Tablas de Datos y Resultados9

Grficos11

Conclusiones y Recomendaciones12

Apndice:13

Hoja de datos15

Nomenclatura16

Ejemplos de clculos17

Asignaciones

Esquema

Bibliografa

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

MARCO TERICOVertedero

El vertedero es una estructura hidrulica destinada a permitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales. Tiene varias finalidades entre las que se destaca:

Garantizar la seguridad de la estructura hidrulica, al no permitir la elevacin del nivel, aguas arriba, por encima del nivel mximo (ver: Embalse)

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

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.ClasificacionesLos vertederos pueden ser clasificados de varias formas:

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 abajo

desde 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 cresta

desde el punto de vista de su funcionamiento, en relacin al nivel aguas abajo:

Vertedero libre, no influenciado por el nivel aguas abajo

Vertedero ahogado Vertederos de Pared Delgada

Los vertederos de paredes delgadas son vertederos hidrulicos, generalmente usados para medir caudales. Para obtener resultados confiables 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 RectangularLa frmula fundamental de caudal vertido en vertederos de seccin rectangular, sin contraccin, tambin conocido como vertedero de Bazin, es:

Donde:

Q = caudal en m3/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/s2

V0 = velocidad de llegada de la corriente inmediatamente aguas arriba del vertedero, en m/s

Si el vertimiento fuera de lmina contrada, se debe hacer una correccin, substrayendo: 0.1 h del valor de L por cada contraccin.

Cuando la velocidad de aproximacin es baja se puede simplificar la ecuacin de la siguiente forma:

Q = Cw.L.h3 / 2Donde:

Cw - adems de otros factores considera la velocidad de aproximacin.

Las caractersticas del tipo de flujo que afectan Cw pueden ser definidas por h y Donde: Hd = altura del vertedero en m MATERIALES Y EQUIPOS Banco bsico para la hidrulicaMarca: Gunt Hamburg. Made in Germany.

Voltaje Spanmung 115 V

Frecuencia: 60 Hz

Poder Nominal: 0.3 Kw

Consta De:

Tanque de Alimentacin

Tanque de MedicinMotobomba

Escala para medir volumen de agua

Tuberas

Vlvula

Escala para medir alturas de agua

Vernier

Marca: STORM

Aprec: 0.001 mm

Cronmetro

Marca: Ultrak 330

Aprec: 0.2 seg Cilindros graduados

Marca: LMS Germany

Capacidad: 1000ml

Aprec: 10 ml

Cinta mtrica

Marca:ULTRAK 330.

Apreciacin:1/100s.

Capacidad:24hr.

Jarra plstica.

Agua

Vertedero rectangularPROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se enciende el equipo. Se llena el tanque de alimentacin hasta el nivel de agua adecuado. Se toma la primera altura del vertedero con una regla para medir profundidades.

Para esta primera altura el volumen de agua es cero debido a que no hay cresta al igual que los aforos.

Se vuelve abrir la vlvula y se procede a tomar su altura, por medio de la escala que tiene el aparato.

Con un cilindro graduado y un cronometro se realizan dos aforos por cada abertura. Luego se cierra la vlvula de descarga para tomar un volumen determinado de agua.

Se repiten los pasos del 5 al 7 hasta completar las 6 aberturas pedidas.

TABLA DE DATOS Y RESULTADOSTabla N 1. DatosAbertura de la VlvulaAltura en el Vertedero h (m)LitrosT (s)Volumen (m3)Tiempo (s)

100000

00

20,0140,0243,741800,78

3001,22

30,0280,0230,794800,69

7701,15

40,0340,0212,058800,97

3150,53

50,0370,0211,694200,43

7300,81

60,0420,0210,086200,84

7500,63

Tabla N 2. Resultados Abertura de la VlvulaCoeficiente de Descarga del vertedero Qcalculado10-4 (m3/s)Qmedido10-4 (m3/s)Qaforo10-4 (m3/s)Qcalibrado

10-4 (m3/s)Qreal10-4 (m3/s)

1000000

20,8723,624,572,381,693,13

30,7278,536,506,833,014,76

40,70311,0416,67,469,6213,11

50,69412,3817,129,399,9613,54

60,68214,7119,89,6413,0516,43

GRFICAS

APNDICEFrmulas empleadas:Qaforo= (vol/t)/n

Qcal = 2*(2*g)1/2(*b*h3/2)

3

Qmed= vol/tQreal = Qmed + Qcali

2

Nomenclatura

Qmed: caudal medido (m3/s)

Qcal: Caudal calculado (m3/s)

Qcali: Caudal calibrado (m3/s)

Qreal: Caudal real (m3/s)

: coeficiente de descarga del vertedero de pared delgada (adimensional)

V: Volumen de agua (m3)

t: tiempo (s)

B: Base mayor del vertedero (m)

b: Base menor del vertedero (m)

h: Altura del nivel de agua en la escala del vertedero (m)

w: Altura desde el fondo del canal hasta la cresta del vertedero (m)

g: Aceleracin de gravedad (m/s).

EJEMPLO DE CLCULOAbertura 2Caudal Calculado:

= 0,872Qcal = 2* (2*9.81)1/2*0.872*0.06*0.0143/2)

3

Qcal = 3,62*10-4 m3/s

Caudal medido:

Qmed= 0,02m3/43,74s = 4,57x10-4Caudal de Aforo:Q1 = 1,8*10 -4m3/0,78s = 2.31*10-4 m3/s

Q2 = 3*10 -4m3/1.22s = 2.46*10-4 m3/s

Qaforo = (2.31*10-4 + 2.46*10-4)/2 m3/s = 2.385*10-4 m3/s

Caudal Real:Qreal = 4,57x10-4 + 1,69 x10-4 = 3,13x10-4 m3/s 2CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Al observar los valores de caudal medido, caudal de aforo y caudal calculado se aprecia diferencias entre estos valores, stas pueden ser causadas por: la prdida de volumen al momento de realizar la recoleccin del agua con la jarra, y la falta de precisin en el momento de realizar los aforos.

En la grafica se observa que los caudales calculado vs. los caudales medidos son directamente proporcionales. En tabla de resultados (tabla N 2) se puedo notar que el coeficiente de descarga y el caudal medido son inversamente proporcional, es decir, a medida que aumenta el caudal medido disminuye el coeficiente de descarga. Se recomienda tomar un volumen constante, en el tanque de descarga para calcular el caudal medido (Qmed) de manera tal, facilitar el procedimiento y solo sea necesario tomar el tiempo en que tarda en alcanzar dicho volumen.ASIGNACIONES

Determinar el caudal calculado para cada abertura de la vlvula.

Ver tabla N 2

Representar grficamente caudal medido vs caudal calculado.

Ver grfica N 1.

Determinar el caudal real (Qreal ).

El caudal calibrado se pudo obtener de la ecuacin generada por el ajuste Y = 1,5177* X 0,0002. Ver tabla N 2 Comparar el caudal del aforo, el caudal medido y el caudal calculado.

Estos tres caudales se pueden observar en la tabla de resultados donde se observa cierta similitud entre ellos tres.

Definir:

Caudal: el caudal se define como el volumen de agua que pasa por una seccin por unidad de tiempo.Vertedero: es un dique o pared que intercepta la corriente causando elevacin aguas arribas, es decir es una barrera en un caudal sobre la cual circula el agua.Cresta: es el borde o superficie sobre el cual circula el agua.Tipos de vertederos: se clasifican de acuerdo a sus caractersticas particulares:Segn la altura de la lmina de aguas abajo:

Vertederos de lmina libre.

Vertederos sumergidos.

Segn la disposicin en planta del vertedero con relacin a la corriente:

Vertederos normales.

Vertederos inclinados.

Vertederos quebrados.

Vertederos curvilneos.

Segn el espesor de la pared:

Vertederos de pared delgada, de acuerdo con la forma de la abertura se clasifica en:

Vertederos rectangulares.

Vertederos triangulares o en V.

Vertederos trapezoidales.

Vertederos parablicos.

Vertederos de pared gruesa, se clasifican de acuerdo con la forma de su seccin transversal, como:

Vertederos de cresta ancha.

Vertederos triangulares.

Vertederos trapezoidales.Coeficiente de descarga del vertedero: Es la relacin que pasa por el aparato y el caudal ideal se denota por la letra (BIBLIOGRAFA STREETER, Victor. (1968). Mecnica de los fluidos. Editorial Mc Graw Hill. Cuarta edicin. Mxico, D.F.

GONZLEZ, Luis. (2000). Curso de Hidrulica de Canales Abiertos. Universidad de Oriente. Venezuela.

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