Estudio y patronamiento de vertederos

(UNIVERSIDAD DEL CAUCA) DEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA

INFORME DE PRÁCTICA I

ESTUDIO Y PATRONAMIENTO DE VERTEDEROS

Estudiante: Néstor Andrés Martínez Narváez        Código: 104916021217

Programa:         Ingeniería ambiental                        Correo: namartinez216@unicauca.edu.co

                Facultad de ingeniería civil

                UNICAUCA (2019-2)

Docente: Ing. Andrea Marcela Bolaños

1. OBJETIVOS

• Estudiar experimentalmente los vertederos como estructuras hidráulicas concebidas para el control de niveles y medición de caudales.
• Definir la ecuación de patronamiento de un vertedero de cresta delgada.
• Determinar la utilización óptima del tipo vertedero estudiado de acuerdo a sus características.

1. DATOS INICIALES

Tabla N°1: Datos obtenidos de la práctica de laboratorio para vertederos 

Los datos mostrados para caudal (Q), fueron obtenidos a partir de la suma de los caudales de orificios y boquillas, los cuales se obtuvieron durante la misma práctica.

Figura N°1: Esquema del vertedero usado

       [pic 1]

Datos y dimensiones del vertedero triangular:

• Longitud del vertedero (L): 10 cm
• Altura del vertedero (H): 20 cm
• Ángulo para vertedero triangular empleado (β): 30°.
• Coeficiente de descarga (Cd):                 (0.59-0.72)

1. CÁLCULOS PARA VERTEDEROS

3.1 Primer método aplicado: Método del promedio aritmético.

Tabla N°2: Datos obtenidos de vertederos aplicando el método del promedio aritmético. 

Para las cargas: Con la suma de los caudales promedio de orificio y boquilla de la cada carga, se procede a determinar el coeficiente de descarga (Cd1) aplicando la siguiente ecuación.

 = 0.8977                            Ec. (1)[pic 2]

Donde:

Cdi: Coeficiente de descarga

Ǭi: Caudal promedio

g: Fuerza de gravedad (981 cm/s2)

β: Ángulo del vertedero (30 °C)

H: Carga hidráulica

Luego de haber determinado el promedio del coeficiente de descarga (Cd), se procede a calcular el valor de la constante de calibración (K) aplicando la siguiente ecuación.

                         Ec. (2)    [pic 3]

Donde:

K: Constante de calibración

Cd: Coeficiente de descarga promedio.

Se usa la ecuación general de patronamiento                         Ec.(3) [pic 4]

Reemplazando el valor de (K), que se muestra en la tabla N°2, y el valor de (m) correspondiente a un vertedero triangular, se obtiene la siguiente tabla.

Tabla N°3: Datos obtenidos de caudal con de la ecuación de patronamiento.

[pic 6]

Gráfica N°1: Curva de patronamiento obtenida por el método aritmético.

3.2 Segundo método aplicado: Método gráfico.

Tabla N°4: Datos necesarios para emplear el método gráfico y los valores obtenidos

Para las cargas se hace lo siguiente:          Q =  = 456.596[pic 7][pic 8]

Lo anterior se realiza de igual manera para todas las cargas

Este método se basa en realizar una gráfica de los valores de carga hidráulica elevados a su correspondiente exponente vs. los valores encontrados de caudal para cada carga. En este caso se trabajó con un vertedero triangular, razón por la cual el exponente es (5/2).

[pic 9]

Gráfica N°2: Curva de tendencia obtenida para el método gráfico.

[pic 10]

Gráfica N°3: Curva de patronamiento obtenida por el método gráfico.

1. Tercer método aplicado: Método de mínimos cuadrados.

Tabla N°5: Datos para emplear el método de mínimos cuadrados y los valores obtenidos

Los valores de K y m se encontraron aplicando las siguientes ecuaciones. [pic 11]

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