Informe Nro 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO N° 2 DE

MECÁNICA DE FLUIDOS II 2014

“MEDICION DE FLUJO A TRAVES DE VERTEDOR”.

DOCENTE: ING. ALCIDES AYBAR GALDOS.

APELLIDOS Y NOMBRES:

CORDONI JARA VERÓNICA ISUMI.

DUEÑAS SAIRE DAVID ALAN.

MAMANI CHOQUEHUANCA YANETH.

MAMANI RAMOS FRANGOIS BRIGTON.

ORIHUELA MESAHUANCA FRANK GRIMALDO.

C U S C O , O C T U B R E D E L 2 0 1 4 .

Informe grupalFacultad de Ing. Civil - UNSAAC

I. OBJETIVOS

GENERAL:

Estudiar las características del flujo a través de un vertedero de escotadura rectangular y triangular de pared delgada.

ESPECIFICOS:

1.-Estudiar experimentalmente los vertederos como estructuras hidráulicas concebidas para el control de niveles y medición de caudales.

2.-Observar y analizar el funcionamiento de diferentes tipos de vertederos.

3.-Determinar la utilización óptima del tipo vertedero estudiado de acuerdo a sus Características.

4.- Determinar la relación entre la altura aguas arriba del vertedero y el flujo de agua sobre un vertedero de cresta aguda.

II. INSTRUMENTOS:

Banco hidráulico:

Banco hidráulico móvil, construido en poliéster reforzado con fibra de vidrio y montado sobre ruedas para moverlo con facilidad. Bomba centrífuga: 0,37 KW, 30- 80 litros/min., a 20,1-12,8m, monofásica 220V./50Hz ó 110V./60Hz.

Capacidad del depósito sumidero: 165 litros.Canal pequeño: 8 litrosMedida de caudal: depósito volumétrico

calibrado de 0-7 litros para caudales bajos y de 0-40 litros para caudales altos.Válvula de control para regular el caudal.Canal abierto cuya finalidad es la de soportar, durante los ensayos, los diferentes módulos.Probeta cilíndrica y graduada para las mediciones de caudales muy bajos.Válvula de cierre, en la base de tanque volumétrico, para el vaciado de éste.Rapidez y facilidad para intercambiar los distintos módulos.Dimensiones (aprox.): 1130 x 730 x 1000 mm.Peso: 70 Kg

Flujo para vertederos:

Dimensiones de los vertederos: 230 x 4 x 160 mm.Ángulo de la escotadura en “V”: 90°.Dimensión de la muesca rectangular: 30 x 82 mm.Escala del medidor de nivel: de 0 a 160 mm.

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Dimensiones (aprox.): 400 x 160 x 600 mm. Peso: 7 Kg

Cronometro:

Son utilizados para medir el tiempo, que es una variable muy importante, cuando se realzan ciertas prácticas experimentales en el laboratorio.

III. MARCO TEÓRICO

Un vertedor es una herramienta en un caudal sobre la cual circula el agua. El borde o superficie la cual circula el agua se llama cresta .La lámina de agua que se llama lamina vertiente.

S la lámina descarga en el aire, el vertedor tiene descarga libre. si la descarga ocurre parcialmente debajo del agua , el vertedor está sumergido o ahogado.

Un vertedor con un borde delgado aguas arriba, con lo cual el agua salta libre de cresta, es un vertedor de pared delgada. Todos los demás vertedores se clasifican como vertedores de pared ancha o gruesa.

Los vertedores de área delgada se clasifican de acuerdo con la forma de la abertura del vertederos, como vertedores rectangulares, vertedores trapezoidales, vertedores triangulares o vertedores parabólicos.

El canal que conduce agua hasta un vertedor se conoce como canal de llegada. La velocidad media en este canal e la velocidad de llegada . el tirante de agua que produce el gasto de carga el gasto de carga.

El gasto sobre un vertedor de pared delgada se obtiene con las siguientes formulas:

1) PARA VERTEDEROS RECTANGULARES:

Para el canal de prueba:

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Q=C*L*H 3 /2

Q=Cd*2/3*b*√2g*H 3 /2

Dónde:

Q: caudal

Cd: coeficiente de descarga.

b: ancho del vertedor.

2) PARA VERTEDORES TRIANGULARES:

Para el canal de prueba:

Dónde:

Q: caudal

Cd: coeficiente de descarga.

b: ancho del vertedor.

θ: ángulo de vértice de escotadura

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.1. Colocar el vertedero en el canal von el lado liso hacia aguas arriba.2. Prender el banco hidráulico y dejar que trascurra un flujo hasta el nivel

de la cresta del vertedor y medir la profundidad. Este nivel es la referencia para tomar las diferentes alturas de carga (h).

3. Ajustar el caudal al máximo posible sin que el vertedor se ahogue.4. Dejar que el flujo que transcurre se estabilice para después realizar las

medidas respectivas de h y Q:5. Repetir el proceso para los diferentes vertedores.

V. REGISTRO FOTOGRÁFICO.

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Q=Cd*Tanθ2

*√2g*H 5 /2

Q= Cd*8/15*Tanθ2

*√2g*H 5 /2

VI. VIDEO.

https://www.youtube.com/watch?v=2u5pEu729DA

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BANCO HIDRAULICO

VERTEDOR RECTANGULAR VERTEDOR TRIANGULAR

MEDICIÓN DEL CAUDAL.

https://www.youtube.com/watch?v=2u5pEu729DA

VII. ANALISIS DE RESULTADOS

Vertedor Rectangular

BASE = 3 cm

Prueba

V(m3) t(seg) Q(m3/seg)

h Q2/3 log h log Q h/b Cd

1 0.0005 16.49 0.000030 0.010 0.000972 -2.000 -4.518 0.333 0.342445

2 0.0005 5.02 0.000100 0.015 0.002149 -1.824 -4.002 0.500 0.612310

3 0.0005 3.90 0.000128 0.020 0.002543 -1.699 -3.892 0.667 0.511920

4 0.0010 4.05 0.000247 0.023 0.003936 -1.638 -3.607 0.767 0.799457

5 0.0010 3.99 0.000251 0.028 0.003975 -1.553 -3.601 0.933 0.604132

6 0.0005 1.86 0.000269 0.030 0.004165 -1.523 -3.571 1.000 0.584275

7 0.0010 3.10 0.000323 0.035 0.004704 -1.456 -3.491 1.167 0.556389

8 0.0010 1.75 0.000571 0.050 0.006886 -1.301 -3.243 1.667 0.577230

Realizar a escala conveniente los siguientes gráficos

a) Q 2/3 en función de h

0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.0600.00000.00100.00200.00300.00400.00500.00600.00700.0080

f(x) = 0.141140865667335 x − 5.64117836207518E-05

Q 2/3 = f( h )

h (m)

Q2

/3

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b) Log Q en función de Log h

-2.10 -2.00 -1.90 -1.80 -1.70 -1.60 -1.50 -1.40 -1.30 -1.20

-5.00-4.50-4.00-3.50-3.00-2.50-2.00-1.50-1.00-0.500.00

f(x) = 1.74256718110064 x − 0.910352703059898

log Q = f( log h )log h

log

Qc) Cd en función de h

0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.0600.000.100.200.300.400.500.600.700.800.90

f(x) = 2.73381967249902 x + 0.501415322920977

Cd = f( h )

h ( m)

Cd

Hallar el valor de Cd. ¿Esta se mantiene constante?

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Cd∗23

b∗√2g∗h32=Q

Cd= Q

23b∗√2 g∗h

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No permanece constante

Sugerir una relación funcional entre Cd y h/b

Cd h/b0.342445 0.3330.612310 0.5000.511920 0.6670.799457 0.7670.604132 0.9330.584275 1.0000.556389 1.1670.577230 1.667

¿Qué relación tiene Q y h?

Directamente proporcional

Vertedor Triangular

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0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.800.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

f(x) = 0.0820145901749701 x + 0.501415322920977

Cd = f( h/b )

h / b

Cd

Cd0.3424450.6123100.5119200.7994570.6041320.5842750.5563890.577230

Cd = 0.082(h/b) - 0.5014

Prueba V(m3) t(seg) h Q(m3/seg)

Q2/5 h2/5 Cd

1 0.0005 6.64 0.015 0.000075 0.022 0.186 1.157303

2 0.0005 4.90 0.020 0.000102 0.025 0.209 0.763963

3 0.0005 1.69 0.025 0.000296 0.039 0.229 1.267963

4 0.0010 4.82 0.028 0.000207 0.034 0.239 0.669778

5 0.0010 2.96 0.030 0.000338 0.041 0.246 0.917864

Realizar a escala conveniente los siguientes gráficos

a) Q 2/5 en función de h

0.00 0.02 0.040.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

f(x) = 1.20552714570833 x + 0.00375418035096823

Q 2/5 = f( h )

h ( m )

Q 2

/5

Hallar el valor Cd a partir de la pendiente del grafico

y = 1.2055x + 0.0038

Y = a + mx

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Pendiente = Q25

h= m =1.2055

Q=Cd∗815

∗tan( θ2 )∗√2g∗h52

[Q ]25=[ Cd∗8

15∗tan( θ2 )∗√2g∗h

52 ]

25

Q25=Cd

25∗[ 8

15∗tan( θ2 )∗√2g]

25∗h

Cd25 =

Q25

[ 815

∗tan( θ2 )∗√2g ]25∗h

Cd25 =

Q25

h∗1

[ 815

∗tan( θ2 )∗√2g ]25

{Cd 25}

52={ m∗1

[ 815

∗tan( θ2 )∗√2g]25 }

52

Cd=m

52

815

∗tan( θ2 )∗√2g

Cd=1.2055

52

815

∗1∗√19.6

Cd=¿0.67575812

¿Se mantiene constante el valor de Cd?

Los resultados demuestran que el valor de Cd varia , inclusive supera el valor de 1 ; debido a los errores.

VIII. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Se encontró un error en la formula puesto que no se considera el valor de b para hallar el caudal experimental.

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Vertedor rectangular: En el caso de los vertedores rectangulares todos los valores hallados de Cd son

menores que 1. Observamos que en la primera prueba donde el tiempo de aforo de 0.0005 m3

es de 16,49 segundos el coeficiente es menor que en los demás casos. El valor de Cd no permanece constante ya que varía el tiempo y volumen de

aforo. La relación de Q y h es directamente proporcional.

Vertedor Triangular: En dos de las pruebas el coeficiente de descarga es mayor que la unidad, esto

debido a errores de medición en su mayoría. Los vertedores triangulares se recomiendan para gastos inferiores a 30l/s y

cargas superiores a 10 y hasta 60cm. La precisión de un vertedor triangular es mejor que la de un vertedor

rectangular.

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Documents

Informe Nro 2