PRINCIPIO Y FUNCIONAMIENTO DE UN PIEZÓMETRO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA

MECANICA DE FLUIDOS

JENNY ANDREA DIAZ RAMIREZ        273858

LUIS DIAZ GARIZAO        273549

PRACTICA DE LABORATORIO No.1

RESALTO HIDRAULIO

1. MARCO TEORICO

• PRINCIPIO Y FUNCIONAMIENTO DE UN PIEZÓMETRO (Duarte Agudelo, 2011)

Tubo piezométrico o también llamado piezómetro, generalmente es transparente, de cristal o de plástico. Se ubica en el punto donde se desea medir la presión, a través de un orificio llamado orificio piezométrico.

Cálculos de la presión

[pic 1]

FIGURA No.1 Tubo Piezométrico- Imagen tomada de la red (http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacd/scan/038376/038376-07.pdf).

Aplicando los principios manométricos y el teorema de Steven al sistema mostrado en la imagen anterior:

[pic 2]

Debido a que sólo estamos midiendo presión mano métrica entonces: Patm=0.

[pic 3]

Donde

PC : presión en el punto C.

 γ:Peso específico del fluido.

h: altura desde la superficie libre del fluido.

Dividiendo por γ tenemos:

[pic 4]

Donde h es la altura piezométrica, la cual es la distancia recorrida por el fluido dentro del piezómetro.

• TUBO PITOT (Scribd)

Inventado por el ingeniero francés Henri Pitot, el cual fue el primero en medir la rapidez del agua en el río Sena, que más adelante se adaptó para medir la rapidez de los aviones en el aire. Modificado por Henry Darcy.

Es un instrumento para medir caudal a partir de la velocidad del flujo, mediante la diferencia de presión estática y dinámica en una línea de corriente. Usando la ecuación de continuidad que se muestra a continuación, se puede calcular el caudal:

[pic 5]

Donde:

Q: es el caudal del flujo.

V: es la velocidad del flujo.

A: es el área transversal.

Por lo tanto, el tubo Pitot es un medidor indirecto de caudal, y se puede usar en conductos al aire libre como a presión.

Ventajas:

Bajo costo y pérdida de presión despreciable.

Desventajas:

Las velocidades en un punto y las mediciones volumétricas son poco precisas. Para mayor exactitud se debe realizar varias medidas en puntos determinados y promediar las raíces cuadradas de las velocidades medias.

Baja precisión del orden de 1,5 – 4%.

No trabaja bien a velocidades bajas del flujo ni a velocidades muy altas (supersónica).

• ECUACIÓN DE CONTINUIDAD (e-ducativa)

[pic 6]

Donde Q es el caudal y los índices indican la sección donde están siendo medidos.

[pic 7]

Donde:

Qr: es el caudal real.

vr: es la velocidad real.

Ar: área real de flujo.

• ECUACIÓN DE ENERGÍA (Duarte Agudelo, 2011)

[pic 8]

Donde H dependiendo del subíndice es la energía en dicha sección, ∆H es la pérdida energía en el resalto hidráulico.

[pic 9]

Como Z1,Z2 Y Z3 están sobre el mismo plano de referencia o sobre el mismo nivel, entonces, podemos cancelar los de la ecuación anterior, quedando así:

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

Como

[pic 13]

Entonces

[pic 14]

Y como

[pic 15]

La ecuación de energía queda así:

[pic 16]

• RESALTO HIDRAULICO

El resalto hidráulico es el ascenso brusco del nivel del agua que se presenta en un canal abierto a consecuencia del retardo que sufre una corriente de agua que fluye a elevada velocidad y pasa a una zona de baja velocidad.

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