calivert2012 (1)

U R PU R PU R P

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA LABORATORIO DE HIDRAULICA GUIAS DE LABORATORIO

Propiedad intelectual del Ingº Cesar Gonzalez Linares, 2012

CUADERNO DE TRABAJO Nº 7

Mecánica de Fluidos

C A L I B R A C I O N D E V E R T E D E R O S P O R M E T O D O E X P E R I M E N T A L

Contenido:

1. INTRODUCCION. ................................................................................................................................................ 2 2. OBJETIVO ................................................................................................................................................................. 2 3. RECURSOS .............................................................................................................................................................. 2 3.1. FISICOS ............................................................................................................................................................... 2 4. PROCEDIMIENTO .................................................................................................................................................... 2 4.1. PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO .............................................................................................................. 2 5. PROCEDIMIENTO EN GABINETE ........................................................................................................................... 3 6. PRESENTACION DE LOS DATOS EXPERIMENTALES ......................................................................................... 3 7. CALCULOS ............................................................................................................................................................... 3 8. CONCLUSIONES ...................................................................................................................................................... 4 9. ANEXOS .................................................................................................................................................................... 4 9.1. TEORICOS ........................................................................................................................................................... 4

Gráfico. Curva de Calibración obtenida con datos del laboratorio 2009 II. Se muestra: H vs Q, y Cd vs R.

2 4 6 8 10 12 14 16 18 2010

20

30

40

Q lit/seg

H m

m

CURVA DE CALIBRACIÓN DE VERTEDERO 90° MET. GRAVIMETRICO

C. Insua Sharps

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

x 104

0.7

0.8

0.9

1

Reynolds

Cd

N° REYNOLDS VS COEFICIENTE DEL VERTEDERO

Ing° Carla Insua Sharps - 2010

U R PU R PU R PU R PU R P



C A L I B R A C I O N D E V E R T E D E R O S P O R M E T O D O

E X P E R I M E N T A L

1. INTRODUCCION.

Los vertederos, son dispositivos para medir caudales en canales abiertos, tienen sección triangular, rectangular, trapezoidal o polinomial y pueden ser de pared gruesa o delgada. La lámina de agua que descarga sobre el vertedero es libre o sumergida. Un vertedero es de contracción lateral o sin contracción (Rehbok), dependiente de la escotadura del vertedero, si arranca o no desde las paredes del canal sobre el que esta instalado. El caudal que fluye sobre un vertedero se afora, con la lectura de carga (H) de la lámina de aproximación vertiente de aguas arriba del vertedero mediante la aplicación de una formula general obtenida por investigación en laboratorios.

2. OBJETIVO

� Obtener experimentalmente la relación caudal (Q) versus carga (H), para un vertedero rectangular de pared delgada (curva de calibración)

� Obtención del coeficiente C del vertedero � Comparación analítico – experimental.

3. RECURSOS

3.1. FISICOS

Vertedero de placa delgada rectangular tipo Rehbok Limnímetro. Correntómetro digital Termómetro.

4. PROCEDIMIENTO

4.1. PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO




− Fijar la lectura del cero relativo del limnímetro, colocando la punta de éste, sobre el filo de la corona del vertedero. (L0).

− Medir el caudal medio del flujo con el correntómetro y la sección mojada del flujo, es decir, Qr=VA,

− Hacer la lectura de la carga H = Ls-Lo, con el limnímetro colocando la punta de éste de forma que coincida con el pelo de agua, aguas arriba del vertedero, (Ls). Cuidar que siempre H > 6 mm., para evitar efectos relativos a la tensión superficial

− Repetir la prueba para cinco caudales.

5. PROCEDIMIENTO EN GABINETE

− Tomando los valores de la carga H = Ls - Lo, y usando las ecuaciones de los modelos analíticos, se obtiene el caudal conceptual Q.

− Con el método de aforo con molinete y la ecuación de continuidad, se obtiene el caudal real Qr experimental.

− Interpolando los valores de H y los caudales, Qr, se construye la curva de interpolación H vs Qr, que debe ser ajustada polinomicamente en forma lineal, 2do grado y 3er grado, en hoja de cálculo, Scilab, Matlab o cualquier otro, para buscar la mejor interpolación.

− Determinar el valor de C de la formula general de vertederos, remplazando el Qr encontrado.

6. PRESENTACION DE LOS DATOS EXPERIMENTALES

Temperatura del agua = Lo nivel relativo, vértice del vertedero = Li niveles del pelo de agua

Nº prueba Li cm V cm/s Y, calado, cm F = V/(gY)^0.5

1

2

3

4

5

Datos experimentales de calibración de vertedero

7. CALCULOS

Los resultados de los cálculos se presentan en una tabla similar a la siguiente:




b, m 0.3

1

2

3

4

5

υ,

cm^2/s1.00E-06

Resultado de calculos de gabinete

N°Qr = VbY,

cm3/s

Q, sin V

aprox

Q, con V

aproxR = V4RH/υ Cv

8. CONCLUSIONES

Indique el régimen del flujo y el grado de turbulencia Explique el tipo de curva obtenido H vs Q Comente los valores de C obtenidos en la práctica experimental, y en la hoja de cálculo. Compare los caudales obtenidos mediante modelos analíticos y los experimentales.

9. ANEXOS

9.1. TEORICOS

La formula de un vertedero rectangular de placa delgada, por el que descarga un caudal (Q), con una carga H de aproximación, se escribe1 a) Vertedero de superficie libre, despreciando la velocidad de aproximación la formula del

gasto � = ��2�

b) Vertedero de superficie libre, considerando el termino de la velocidad de aproximación;

� = � ��, � =

��2 �� + �� − √��, donde b es el ancho libre del vertedero y

C coeficiente del vertedero = 0.675.

1 Hentze, J. Construcciones Hidraulicas. Ed Labor. BA. 2001. Pp 312 ss




L o

L i

La aplicación de la fórmula del valor del caudal teórico, no es de gran precisión, debido a que no se consideran las pérdidas de energía. El caudal real a través del vertedero, depende de las características del vertedero, la velocidad de aproximación, y la contracción de las líneas de corriente de la lámina vertiente. El valor de H > 6 mm., evitará los efectos de adherencia por tensión superficial. Se recomienda mantener la lamina vertiente libre, es decir, suficientemente ventilado por debajo, para evitar presiones menores que la atmosférica que deprimen la lamina.

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