LABORATORIO DE HIDRÁULICA

Revista Laboratrio de Ingeniería N°6[pic 1][pic 2]

LABORATORIO DE HIDRÁULICA

ESTUDIO DEL FLUJO SOBRE VERTEDEROS TRIANGULARES DE PARED DELGADA

1María Camila Luna García, 1Manuel García Cantillo,  1Adriana Lucía De la barrera Zarza, 1Kalena Uparela de León 1David Obando Eljadue

2Dalia Moreno.

1Estudiantes, Facultad de ingeniería, VI semestre, Programa de Ingeniería Civil

2Docente, Facultad de ingeniería, Programa de ingeniería civil, hidráulica

Cartagena de Indias D. T. y C., 3 de abr. de 18.

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Resumen. El presente informe de laboratorio expone cómo se trabajó con un vertedero triangular de cresta delgada, para el cual se observó el comportamiento del flujo y los elementos de la sección de un canal, para cuatro caudales diferentes; obteniendo el valor numérico de estos caudales por medio de la velocidad y el área mojada calculada directamente a partir de los datos recolectados. Los caudales obtenidos desde el primero hasta el cuarto fueron 0.005437, 0.003574, 0.002067, 0.006150, respectivamente. Los coeficientes de descarga fueron 1.954, 1.914, 1.847, 1.371 respectivamente, concluyendo que la diferencia de estos con el establecido por Thomson se dio porque en el primer caso se tomaron más variables en las cuales van implícitos errores de medición, redondeo y datos promediados, mientras  que con las otras ecuaciones solo se usa el valor medido de H y los demás valores ya están establecidos.

Palabras claves. Coeficiente de descarga, vertedero de pared triangular, vertedero de pared delgada, cresta.

ABSTRACT. The present laboratory report shows how we worked with a thin ridge triangular landfill, for which we observed the behavior of the flow and the elements of the section of a channel, for four different flows; obtaining the numerical value of these flows by means of the speed and the wet area calculated directly from the collected data. The flows obtained from the first to the fourth were 0.005437, 0.003574, 0.002067, 0.006150, respectively. The discharge coefficients were 1,954, 1,914, 1,847, 1,371 respectively, concluding that the difference of these with the one established by Thomson occurred because in the first case more variables were taken in which implicit measurement errors, rounding and averaged data are involved, while with the other equations only the measured value of H is used and the other values ​​are already established.

Keywords. Discharge coefficient, triangular wall dump, thin wall dump, crest.

1. INTRODUCCIÓN

A través de la historia se ha hecho necesario herramientas que permitan la regulación de los cuerpos de agua, así como la medición de los caudales transportados por los canales, es por ello que surgieron estructuras que se denominan medidores de flujo o aforadores.

Estos medidores se basan en el principio de flujo crítico, y se han desarrollado estructuras, en las que a menudo la profundidad crítica se crea mediante la construcción de pequeñas elevaciones en el fondo como lo son los vertederos, o mediante construcciones tal como lo son las canaletas.

Los vertederos son estructuras que tienen aplicación muy extendida en todo tipo de sistemas hidráulicos y expresan una condición especial de movimiento no uniforme en un tramo con notoria diferencia de nivel. Normalmente desempeñan funciones de seguridad y control.

1. OBJETIVOS

• Observar el comportamiento del flujo en un canal que pasa por encima de un vertedero de pared delgada de forma triangular
• Identificar los parámetros que intervienen en la determinación del caudal  el control que ejerce el vertedero sobre el flujo
• Aplicar e interpretar la ecuación de energía con base en los datos obtenidos en un canal de laboratorio.
• Determinar el valor del caudal que es transportado en el canal y el coeficiente de descarga

1. MARCO TEÓRICO

El vertedero se denomina de pared delgada si la relación entre el espesor del vertedero o ancho de la cresta e y la carga H, cumplen la relación , siendo H la diferencia entre la cota de la superficie libre, o sea aguas arriba del vertedero y la cresta del vertedero.[pic 4]

La ecuación general se deduce a partir de la ecuación del flujo crítico y con los mismos supuestos de la deducción de la ecuación de la energía específica para un diferencial del caudal  que pasa a través de una diferencia de área  e integrando la ecuación para caudal. [2][pic 5][pic 6]

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Siendo  el ángulo en el vértice de la sección del vertedero y Cd el coeficiente de descarga calculado como:[pic 8]

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La forma más común del vertedero triangular es formando un ángulo a 90° con el vértice. En este caso  es igual a 1 y de acuerdo con Thomson para , así la fórmula de Thomson es:[pic 10][pic 11]

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A partir de esta ecuación se determina el caudal en .[pic 13]

Horace King, en la Universidad de Michigan, obtuvo la ecuación 4 para :[pic 14]

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1. MATERIALES Y MÉTODOS

Para este experimento se utilizaron las herramientas tabuladas a continuación:

Tabla 1. Materiales empleados.

Inicialmente se coloca un vertedero de pared delgada de forma triangular en el centro de canal y se enciende la bomba para qué empiece a circular el agua, se esperó a que el flujo se estabilizara para tomar la lectura del venturimentro y de ahí obtener el caudal experimental. Luego se midió la tirante aguas arriba, aguas abajo y la tirante en el vértice del vertedero, esto  se realizó tres  veces, con el fin de promediar los valores para cada tirante. Después se calculó la velocidad aguas arriba y aguas abajo, para esto se dejó correr una pelota de ping pong a una distancia determinada en cada sección del canal y se tomaba una lectura de tiempo, para mayor precisión se realizó en tres ocasiones promediando  los valores de tiempo. Todo el  procedimiento se repitió tres veces más, variando el caudal y procurando que este no rebosara el vertedero.

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