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8/12/2019 1953787223-VERTEDEROS triangulas

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DANILO BELTRAN, LUIS SEGUNDO MEZA , JUAN MOSALVE, EDGARDO MENDOZA Y MARIA COTES

UNIVERSIDAD DE LA COSTAFACULTAD DE INGENIERA

PROGRAMA DE INGENIERA CIVIL

ASIGNATURA: LABORATORIODE HIDRULICA / VERTEDEROS

PRACTICA N 4 VERTEDEROS TRIANGULARES


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TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCION2. OBJETIVOS3. MARCO TEORICO

4. PROCEDIMIENTO5. CALCULOS6. ANALISIS. (PREGUNTAS)7. CONCLUSION8. BIBLIOGRAFIA


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1. INTRODUCCION

Un vertedero es un dique o pared que intercepta una corriente de un lquido con

superficie libre, causando una elevacin del nivel del fluido aguas arriba de la

misma. Los vertederos se emplean bien para controlar ese nivel, es decir,

mantener un nivel aguas arriba que no exceda un valor lmite, o bien para medir el

caudal circulante por un canal. Como vertedero de medida, el caudal depende de

la altura de la superficie libre del canal aguas arriba, adems de depender de la

geometra; por ello, un vertedero resulta un medidor sencillo pero efectivo de

caudal en canales abiertos. Hacia esta segunda aplicacin est enfocada la

presente prctica.

2. OBJETIVOS

Realizar la calibracin de dos vertederos de cresta delgada: uno de forma

rectangular y otro de forma triangular.

Estimar el coeficiente de descarga y compararlos con los reportados por otros

investigadores en la literatura.

Reconocer los vertederos de cresta delgada como herramientas de medicin decaudales para flujos sobre canales abiertos.

3. MARCO TERICO

Vertedero triangular

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

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

geometra de este tipo de vertedero. El ngulo puede tomar cualquier valor,

aunque es muy frecuente el vertedero con = 90.


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Vertederos triangulares de pared delgada

Igualmente puede determinarse la expresin que relaciona el caudal y la

profundidad de flujo sobre la cresta de un vertedero triangular de pared delgada.

Este tipo de vertederos se emplean tambin para la medicin de caudales,

obtenindose una mejor precisin debido a que presentan mayor carga para un

mismo caudal. Sin embargo por esta misma razn, se limita a la medicin de

caudales pequeos.

Ecuacin 4:

() Donde es el ngulo de abertura para un vertedero simtrico.


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Figura. Esquema tipo de un vertedero triangular.

Igualmente, se determina el coeficiente Cd para hallar el QR, tal como se

especific en la ecuacin 2.

Calibracin de los vertederos

En este apartado se pretende realizar una calibracin de tres tipos de vertederos,a saber: rectangular sin contracciones, triangular y rectangular contrado. La

calibracinconsiste en la obtencin de los coeficientes de descarga

correspondientes. Dichos coeficientes se obtienen a partir de la ecuacin (7),

como el cociente entre el caudal realde la descarga y el caudal terico de la

misma. Por ello, es necesario determinar estos caudales.

Se considera que la descarga del chorro de agua a travs de un vertedero

escorrecta, cuando dicho chorro de agua est suficientemente separado de las

paredes del vertedero. Si el chorro no se separa, debe variarse el caudal hasta

que se consigan las condiciones deseadas. En vertederos reales este proceso seconsigue en ocasiones mediante ventilacin.

Para determinar los caudales tericos es necesario medir la altura de la lminade

agua, aguas arriba de los vertederos, mediante el calibre de gancho. Tal y como

seexplic en la seccin anterior, debe ajustarse el cero en la escala del calibre

para unnivel de agua a ras del vertedero.

En el caso del vertedero rectangular sin contracciones laterales, el caudal terico

se obtiene entonces a partir de la ecuacin (5), para el vertedero triangular apartir

de la ecuacin (10) y para el vertedero rectangular con contracciones laterales

apartir de la ecuacin (13).

( ) ( )


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4. PROCEDIMIENTO

Vertedero Triangular

a) Coloque el canal en posicin horizontal.

b) Mida las dimensiones del vertedero instalado, el ancho de la cresta delgada

para el vertedero rectangular y el ngulo q para el triangular.

c) Instale el vertedero sobre el canal, asegurndose que no se presenten

filtraciones de flujo por debajo de ste. Es decir garantice que todo el caudal pase

por la abertura del vertedero.

5. CALCULOS Y ANALISIS

Realice con los datos hallados experimentalmente, la calibracin del vertedero

empleado, teniendo en cuenta la forma de la expresin: Q = ' Considerando la expresin hallada para el vertedero analizado, calcule elcaudal

experimental, Q experimental.

Calcule el caudal Qt sobre el vertedero rectangular y el vertedero triangular

mediante las ecuaciones 3 y 4 respectivamente.

Calcule el coeficiente Cd, para cada uno de los caudales ensayados.


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TABLA CALCULOS GENERAL

Prueba Vol (m3)tiempo(seg) Q(m3/seg) H(m) h (m) h^B QR Q (t) Cd

1 0,003406 5,70 0,00059755 0,073 0,034 0,445 0,0006113 0,0010071 0,61

2 0,004463 5,98 0,00074626 0,076 0,037 0,454 0,0007325 0,0010071 0,73

3 0,004996 5,58 0,00089533 0,079 0,04 0,463 0,0008655 0,0012239 0,71

4 0,005570 5,48 0,00101637 0,083 0,044 0,474 0,0010612 0,0015531 0,68

5 0,006436 5,17 0,00124494 0,086 0,047 0,481 0,0012220 0,0018316 0,67

6 0,007648 5,28 0,00144858 0,090 0,051 0,491 0,0014553 0,0022465 0,65

DIMENSIONES DEL VERTEDERO TRIANGULAR

= 90 L

L= 0,08 m

A= 0,08 m

L`= 0,039 m

TABLA DE DATOS INICIAL

Volumen (kg/m3) Tiempo (seg) H (m)3,372 5,70 0,073

4,418 5,98 0,076

4,496 5,58 0,0795,514 5,48 0,083

6,372 5,17 0,086

7,572 5,28 0,090

Densidad del agua experimental

B= 90


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Entonces despejamos V de la ecuacin anterior y eliminamos las unidades de kg

para determinar el volumen en m3.

TABLA DATOS BASICA

Prueba Vol (m3)tiempo(seg) Q(m3/seg) H(m)

1 0,003406 5,70 0,00059755 0,073

2 0,004463 5,98 0,00074626 0,076

3 0,004996 5,58 0,00089533 0,079

4 0,005570 5,48 0,00101637 0,0835 0,006436 5,17 0,00124494 0,086

6 0,007648 5,28 0,00144858 0,090

Ahora calculamos el caudal experimental, con el volumen y tiempo.

CAUDALES


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Despus de calibrar el vertedero con la expresin , calculamos el caudalreal, teniendo en cuenta a grafica.

0.00059755

0.00074626

0.00089533

0.00101637

0.00124494

0.00144858y = 0.8464x2.1391

R = 0.992

0.00000000

0.00020000

0.00040000

0.00060000

0.00080000

0.00100000

0.00120000

0.00140000

0.00160000

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Q(m3/seg)

Q(m3/seg)

Power (Q(m3/seg))


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Sacamos los valores de:

Realizamos la operacin (H-h) para ver agua arriba de la cresta

H(m)h (m)

0,073 0,034

0,076 0,037

0,079 0,04

0,083 0,044

0,086 0,047

0,090 0,051

Caudal real

QR0,0006113

0,0007325

0,0008655

0,00106120,0012220

0,0014553

Hallamos el ngulo del vertedero triangular

8 cm


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Entonces aplicamos la funcin tangente para hallar el ngulo interno

Para esto dividimos el triangulo por la mitad, para aplicar la ecuacin de tangente

en los dos lados obtenidos

4 cm

8 cm

Entonces para el primer triangulo rectngulo

Sumamos los dos ngulos para hallar el interno

Caudal terico

() ( )


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( )

( )

( )

( )

( )

Grafique para el vertedero triangular:

Q vs h

Cd vs h


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0.0340.037

0.04

0.0440.047

0.051

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.64 0.66 0.68 0.70 0.72 0.74 0.76

cd vs h


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6. CUESTIONARIO

a. Cmo v erific ara que la prctic a se realiz con ver tederos de cr esta

delgada? Uti l ice el cri terio d e la relacin e/h.

El criterio de la relacin e/h dice:

e/h es mayor que la cresta presenta caracterstica ancha.

e/h es menor que () la cresta presenta caracterstica delgada.

Entonces haciendo la relacin entre e/h:

Es decir que el vertedero utilizado en la prctica, teniendo en cuenta la relacin

e/h es de cresta delgada.

b. Compare las ecuacion es de cal ibracin hal ladas experim entalmen te

con las ecuaciones tericas?

En la ecuacin de calibracin hallada experimentalmente:

Q Comparndola con la ecuacin terica:

Podemos inferir que, las dos cumplen con los mismos trminos pero con otros

parmetros, es decir, la ecuacin hallada experimentalmente tambin nos sirve

para calcular cualquier caudal que necesitemos. Porque en al momento de

analizarla nos damos cuenta que la ecuacin experimental esta expresada con

otros trminos y comparndola con la terica cumplen la misma funcin, para

hacerlo mas fcil comparmosla termino por termino.

Por ejemplo la ecuacin experimental


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()

Es la misma que la terica y para demostrarlo la despejamos trmino por

trmino para encontrar sus equivalentes. Observemos que (Y) representa el

caudal (Q) y los trminos representa . As mismo el

trminorepresenta , y en esta ltima vemos que el valor de no puedeser mayor que

, porque la ecuacin nos los dice.

c. Es Cd con stante para el vertedero ensayado ? En qucondic iones

vara?

Como podemos observar, el Coeficiente de derrame calculado en la practica,

Es variable en algunos caudales. Esto quiere decir que el coeficiente Cd

aumenta a medida que el caudal tambin aumenta, como podemos ver en la

tabla, y esto se debe a la velocidad que lleva el flujo de agua, que aumenta

proporcionalmente con el caudal, tambin vemos que en la grafica de Cd vs h,

el cd disminuye a medida que la altura aumenta. Observar grafica.

Q(m3/seg)Cd

0,00059755 0,75

0,00074626 0,73

0,00089533 0,71

0,00101637 0,68

0,001244940,67

0,001448580,65


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d. Quvalo r uti l izara para el co eficien te Cd para fut ur as medic ion es

con este vertedero?

Aplicando la teora de vertederos, se debera utilizar los siguientes valores de

coeficiente de derrame

Angulo Cd15 0.52-0.75

30 0.59-0.72

45 0.59-0.69

60 0.50-0.54

90 0.50-0.60

Comp are el Cd co n los coef ic ientes c alculados en la l i teratura. Ci te las

fuentes c on sultadas . A quse deben las diferenc ias encon tradas?

Valores habituales de los coeficientes de derrame para vertederos triangulares

0.0340.037

0.04

0.0440.047

0.051

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.64 0.66 0.68 0.70 0.72 0.74 0.76

cd vs h


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Angulo Cd15 0.52-0.7530 0.59-0.72

45 0.59-0.69

60 0.50-0.54

90 0.50-0.60

Valores calculados del coeficiente de derrame Cd en la experiencia realizada.

Cd

0,75

0,73

0,71

0,68

0,67

0,65

Para nuestro vertedero, tenemos un ngulo de 90 y observamos que los valores

se pasan de los limites, es decir, que en nuestra experiencia los rangos de Cd son

(0,65 0,75), mayores que los de la teora (0,50- 0,60) pero aproximados a su

valor real.

Estas diferencias se deben a pequeas fuentes de errores originados en la toma

de datos de caudal, mas especficamente con el volumen; ya que la densidad del

agua calculada es de 990 kg/m3 y lo normal es de 1000 kg/m3, generando una

fuente de error del 0,10 kg/m3. Lo que al final se ve reflejado con los diferentesvalores del coeficiente de derrame.


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7. CONCLUSION

Al momento de comprobar los vertederos de cresta delgada como herramienta de

medicin de caudal, observamos que son eficaces, pero existen parmetros que

producen una fuente de errores, como es el caso de la densidad del agua que no

fue muy exacta, y al final genera variabilidad en los resultados obtenidos, motivo

por el cual cabe resaltar la importancia de implementar mejores condiciones de

toma de datos, que son la fuente de los clculos y anlisis, para generar mejores

resultados en la practica a realizar.

8. BIBLIOGRAFIA http://www.valvias.com/coeficiente-de-descarga.php

http://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/mecanica_de_fl

uidos_minas/lp5.pdf

Universidad del cauca pdf vertederos
http://www.valvias.com/coeficiente-de-descarga.phphttp://www.valvias.com/coeficiente-de-descarga.phphttp://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/mecanica_de_fluidos_minas/lp5.pdfhttp://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/mecanica_de_fluidos_minas/lp5.pdfhttp://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/mecanica_de_fluidos_minas/lp5.pdfhttp://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/mecanica_de_fluidos_minas/lp5.pdfhttp://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/mecanica_de_fluidos_minas/lp5.pdfhttp://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/mecanica_de_fluidos_minas/lp5.pdfhttp://www.unioviedo.es/Areas/Mecanica.Fluidos/docencia/_asignaturas/mecanica_de_fluidos_minas/lp5.pdfhttp://www.valvias.com/coeficiente-de-descarga.php


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PRACTICA N 4

VERTEDEROS TRIANGULARES

PREESENTADO AL PROFESOR CAMILO OSORIO, EN LA ASIGNATURA DELABORATORIO DE HIDRAULICA

INTEGRANTES

DANILO BELTRAN

EDGARDO MENDOZA

JUAN MONSALVO

LUIS MEZA

MARIA COTES

UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC

FACULTAD DE INGENIERIAS

INGENIERIA CIVIL

BARRANQUILLA

2013

1953787223-vertederos triangulas

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