Vertederos

VERTEDEROS

Resumen

Un vertedero es un dique o pared que se utiliza para medir el caudal de un canal abierto, este presenta una abertura de forma geométrica determinada a través de la cual fluye una corriente líquida. El vertedero intercepta la corriente, causando una elevación del nivel de agua, pasando esta como “chorro” libre al otro lado

Esta elevación es la altura de la superficie del fluido y su medida nos permite obtener el caudal del canal.

En el laboratorio, usando la metodología explicada en el procedimiento experimental, se trabajó con tres vertederos: rectangular, triangular de 90º y triangular de 60º. Se tomaron los datos pertinentes para calcular el caudal teórico y real, la relación entre ellos Cd, las perdidas para cada medición. Se construyeron gráficos donde se obtuvo la relación entre el coeficiente de descarga y la altura

Objetivo del Laboratorio

o Estudiar experimentalmente los vertederos como estructuras hidráulicas concebidas para la medición de caudales.

o Observar y analizar el funcionamiento de diferentes tipos de vertederos.

o Determinar experimentalmente el coeficiente de descarga de tres tipos de vertederos (vertedero rectangular y en V de 60 y 90 grados).

o Analizar los datos obtenidos para establecer algún tipo de relación entre la geometría de los vertederos.

Descripción de la Modelación Matemática Básica

La relación entre la descarga y la altura sobre la cresta del vertedero puede obtenerse matemáticamente haciendo las siguientes suposiciones del comportamiento del flujo:

1. Aguas arriba del vertedero el flujo es uniforme y la presión varía con la profundidad de acuerdo con la hidrostática (p=rgh).

2. La superficie libre permanece horizontal hasta el plano del vertedero y todas las partículas que pasan sobre el vertedero se mueven horizontalmente (en realidad la superficie libre cae cuando se aproxima al vertedero).

3. La presión a través de la lámina de líquido o napa que pasa sobre la cresta del vertedero es la atmosférica.

4. Los efectos de la viscosidad y de la tensión superficial son despreciables.

5. Flujo permanente en el canal.

Los vertederos utilizados en este práctico son de dos tipos de escotadura: triangular (de 90 y 60 grados) y rectangular. A continuación, la expresión matemática para el calculo del caudal de dichos vertederos tomando en cuenta las suposiciones anteriores.

Vertedero Rectangular

El diagrama es el siguiente:

La ecuación de descarga del vertedero rectangular de pared delgada es la siguiente:

*

Dónde:

Q = Caudal (m3/s)

Ce = Coeficiente de descarga

g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)

bC = Ancho de la cresta del vertedor (m)

h1 = Altura de carga sobre el vertedor (m)

Vertedero Triangular

El diagrama es de la siguiente forma:

Para ambos casos de escotadura la ecuación para el cálculo de descarga es la siguiente:

*

Donde θ es el ángulo de la escotadura, el resto de las expresiones son las mismas que en el caso del vertedero rectangular.

Descripción Física de los Equipos y Método Experimental

o Mesa de trabajo de ensayo CUSSONS con bomba de agua

o Cilindro de almacenamiento de agua con altura graduada en mm.

o Cronómetro.

o Vertedero rectangular

o

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