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• Abigail Quezada Marcos

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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

DOCENTE: ING. DR. CERNA CHAVEZ RIGOBERTO  

CURSO: HIDROLOGIA

TEMA: EXPOSICION VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES LATERALES

INTEGRANTES: QUEZADA MARCOS, ABIGAIL SALVADOR MIRANDA, EVELYN

CHIMBOTE – PERÚ 2018

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES

I.

INTRODUCCION:

Cuando la descarga de un líquido se efectúa por encima de un muro o una placa y a superficie libre, la estructura hidráulica en la que

ocurre esta descarga se llama

Vertedor. Este puede presentar diferentes formas según las finalidades a que se destine. Así, cuando la descarga se efectúa sobre una placa con perfil de cualquier forma, pero con arista aguda, el vertedor se llama de pared delgada; por el contrario, cuando el contacto entre la pared y la lámina vertiente es más bien toda una superficie, el vertedor es de pared gruesa. Este informe tiene como objetivo fundamental estudiar, analizar y comparar el comportamiento de caudales tomados experimentalmente en el laboratorio en tipo de vertedero rectangular, con sus respectivos caudales teóricos. Los vertederos se utilizan para contralar el nivel de agua (vertederos de presa) o para la medición de caudales (vertederos de medida), estos funcionan como una pared rectangular (de chapa ladrillo, hormigón, tablones de madera, etc.) que intercepta la corriente causando elevaciones en el nivel de aguas arribas En los vertederos el caudal es función de la única variable, “h” que es el espesor de la lámina d agua medida desde la cresta del vertedero, esta cresta suele ser de bronce, acero inoxidable, etc., lo que simplifica la medida, así como la adaptación del instrumento a integradores.

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES

II.

OBJETIVOS: II.1.

OBJETIVO ESPECIFICO: Estudiar experimentalmente los vertederos rectangulares con contracciones laterales.

II.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS: o Observar el comportamiento de los fluidos en un canal abierto. o aprender el comportamiento de los fluidos en un vertedero rectangular de cresta ancha. o calcular el coeficiente de descarga Cd de un vertedero rectangular de cresta ancha en un canal abierto o Determinar el caudal que fluye por un canal, empleando un vertedero rectangular.

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES III.

MARCO TEORICO:

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES LATERALES  VERTEDEROS 

Un vertedero es un muro o una barrera que se interpone al flujo, causando sobreelevación del nivel de la lámina aguas arriba y disminución aguas abajo. Los vertederos son estructuras utilizadas frecuentemente para la medición de caudales; sin embargo, cuando se instalan en corrientes naturales tienen la desventaja que se colmatan



Los vertederos son estructuras utilizadas con mayor frecuencia que los orificios en los proyectos hidráulicos.



Un vertedero es una barrera que se interpone al flujo, causando sobre-elevación del nivel de la lámina aguas arriba y disminución aguas abajo.

A la corriente líquida que sale del recipiente se la llama napa o lamina vertiente.

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES  VERTEDEROS DE PARED DELGADA Los vertederos de paredes delgadas son vertederos hidráulicos, generalmente usados para medir caudales. Para obtener resultados fiables en la medición con el vertedero de pared delgada es importante que: 

tenga la pared de aguas arriba vertical,



esté colocado perpendicularmente a la dirección de la corriente, y,



la cresta del vertedero sea horizontal 

VERTEDEROS RECTANGULARES.

Son una estructura con una entalladura, la cual se coloca transversalmente en el canal y perpendicular a la dirección del flujo.

0.0 0.0

bb hhrefref

hh QQ



 OBJETIVO DE LOS VERTEDEROS. Empecemos primero por definir el término vertedero de manera sencilla; es una abertura que se realiza en la pared que puede ser de un depósito o una retención (barrera) colocada en un canal o rio, sus objetivos son dos; el primero medir caudal y el segundo permitir el reboce de un líquido contenido en un deposito o la circulación de un líquido que se desplaza en un canal o rio. Estos se utilizan para medir caudales relativamente pequeños o se instalan para permitir el rebose de un líquido cuando este alcanza cierto nivel, en este caso se denomina aliviador. Los vertederos se pueden clasificar de varias maneras.

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES

 Principios básicos de análisis de vertederos. De la figura anterior se tiene lo siguiente: 

P: Es el umbral



α: Es coeficiente de Coriolis



H: Carga



L: Longitud del vertedero



B:ancho del canal de aproximación



Vo: Velocidad de aproximación



g: constante de la gravedad

Normalmente se cumple en los vertederos que las coordenadas típicas de un chorro libre son P>H, para el caso de que el vertedero se vaya a utilizar para mediciones es necesario asegurarse, que exista un tubo de ventilación que conecte directamente, con la atmosfera y la parte inferior del choro.

Vertederos de pared delgada con contracciones

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES

Donde la longitud efectiva “L´” y caudal del vertedero está dado por:

3

2 Q= √2 g ¿Cd∗L ´∗H 2 3

L’ = L – n(0,1h) Dónde: L’.- longitud efectiva L.- longitud del vertedero n.- número de contracciones h.- carga sobre la cresta del vertedero Remplazando la longitud efectiva, el caudal será:

3

2 Q = √ 2 g ¿ Cd∗( L−0,1 nh)H 2 3

Un vertedero rectangular con contracción, es aquel en el cual el piso y los muros del canal están lo suficientemente alejados del borde del vertedero y por lo tanto no influyen en el comportamiento del flujo sobre él. Para este tipo de vertedero es aplicable la fórmula de Hamilton-Smith para hallar el valor de Cd. Cd=0,616 ¿) Lamina vertiente. Cuando el aire atmosférico rodea completa y  externamente a la lámina vertiente y esta se despega totalmente de la cara de aguas abajo del vertedero, se dice que este es de lámina libre.

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES

Los vertederos de pared delgada sirven para medir caudales con gran precisión, y los de pared gruesa, como integrantes de una presa u otra estructura hidráulica, se utilizan para controlar niveles, aunque  también se pueden instrumentar como medidores de caudales. La superficie de contacto entre la lámina vertiente y un vertedero de pared gruesa es relativamente grande, mientras que los de pared delgada el contacto es una línea, constituida por una arista viva (la cresta), achaflanada y practicada en una chapa de unos 5 mm de espesor, cuyo material puede ser latón, acero inoxidable, acrílico, fibra de vidrio, cobre, hierro galvanizado, etc. Esta chapa es prácticamente el vertedero, y en ella se practican las diferentes escotaduras (triangulares, circulares, trapezoidales, etc.) La exactitud de la medida del caudal exige que el vertedero este bien ventilado. La ventilación tiene por objeto introducir aire por debajo de la lámina vertiente, gracias a un tubo de ventilación, para que, por ambas caras de la lámina, actúe la misma presión (atmosférica). PRESION ATMOSFERICA

CONTRACCIONES LATERALES

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES Nota.-Los vertederos sin contracciones laterales (n = 0), requieren de una zona de aireación en los extremos de la estructura que permita el ingreso de aire para garantizar que la presión aguas abajo de la estructura sea la atmosférica.

IV.

INSTRUMENTOS: o Wincha o Triplay o Regla o Sierra o Lugar: TANGAY

V.

PROCEDIMIENTO: 1. Primero fuimos al lugar elegido que en nuestro caso fue TANGAY donde escogimos el vertedero. 2. Luego de haber llegado al lugar medimos el ancho que tenía. 3. Una vez tomado las medidas nos propusimos a medir el triplay y realizar el diseño del vertedero rectangular con dos contracciones. 4. Colocamos el vertedero y cerramos la compuerta para que el agua pase por nuestro vertedero. 5. Tomamos los datos obtenidos realizamos la prueba 3 veces. 6. Calculamos con los datos tomados.

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES VI.

CALCULOS:

o Diagrama del vertedero rectangular con dos contracciones

0,30 m.

0,30 m.

0,42 m. 0,62 m.

0,36 m.

0,96 m.

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES  PRUEBA N°01: 0,36 m.

0,42 m.

h

0,40 m. 0,21 m.

⁕ Hallamos “h”: h= 0,40 -0,20 h= 0,19m ⁕ Coeficiente de descarga ( Cd ): Cd=0,616 ¿)

Cd=0,616 ¿) Cd = 0,5441333333 Cd=0,544

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES

⁕ Calculamos el caudal ( Q ): 3

2 Q = √ 2 g ¿ Cd∗( L−0,1 nh)H 2 3

3

2 3

Q = √ 2(9,81)¿ 0,544∗( 0,36−0,1 ( 2 ) ( 0,19 ) ) 0,42 2

3

2

Q = √ 2(9,81)¿ 0,544∗( 0,322 ) 0,42 2 3 Q = 0,1407949084 Q = 0,141 mᶟ/s

 PRUEBA N° 02:

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES 0,36 m.

0,42 m.

h

0,35 m. 0,17 m.

⁕ Hallamos “h”: h= 0,35 - 0,17 h= 0,18m ⁕ Coeficiente de descarga ( Cd ): Cd=0,616 ¿)

Cd=0,616 ¿) Cd = 0,5441333333 Cd=0,544

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES ⁕ Calculamos el caudal ( Q ): 3

2 3

Q = √ 2 g ¿ Cd∗( L−0,1 nh)H 2

3

2 Q = √ 2(9,81)¿ 0,544∗( 0,36−0,1 ( 2 ) ( 0,18 ) ) 0,42 2 3

3

2 Q = √ 2(9,81)¿ 0,544∗( 0,324 ) 0,42 2 3

Q = 0,1416694109 Q = 0,142 mᶟ/s

 PRUEBA N° 03:

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES 0,36 m.

0,42 m.

h

0,29 m. 0,13 m.

⁕ Hallamos “h”: h= 0,29 -0,13 h= 0,16m ⁕ Coeficiente de descarga ( Cd ): Cd=0,616 ¿)

Cd=0,616 ¿) Cd = 0,5441333333 Cd=0,544

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES ⁕ Calculamos el caudal ( Q ): 3

2 3

Q = √ 2 g ¿ Cd∗( L−0,1 nh)H 2

3

2 Q = √ 2(9,81)¿ 0,544∗( 0,36−0,1 ( 2 ) ( 0,16 ) ) 0,42 2 3

3

2 Q = √ 2(9,81)¿ 0,544∗( 0,328 ) 0,42 2 3

Q = 0,143418416 Q = 0,143 mᶟ/s

VII.

RESULTADOS:

N° DE

Cd

h

Q

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES PRUEBAS 01

0,544

0,19

0,141 mᶟ/s

02

0,544

0,18

0,142 mᶟ/s

03

0,544

0,16

0,143 mᶟ/s

Qtotal=

Q ₁+Q ₂+Q ₃ 3

Qtotal=

0,141+0,142+ 0,143 3

Qtotal=0,142 mᶟ /s

VIII.

CONCLUSIONES: o Los resultados obtenidos como era de esperarse no son exacto debido a que se desprecian pérdidas o pequeños detalles que afectan a estos ya sea la composición del canal donde se trabajó, la eficiencia en la toma de las muestras y otros factores que influyen. o Estos tipos de ensayos nos ayudan a conocer la forma como ocurren los diferentes fenómenos que se producen en este tipo de obras hidráulicas como son los vertederos.

IX.

RECOMENDACIONES: o El vertedero debe de estar perfectamente nivelado tanto vertical como horizontalmente, perpendiculares a las paredes del canal.

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES o Se debe tomar en cuenta que el canal este en buenas condiciones de uso y mantenimiento. o No debe de existir escapes o derrames de agua por los costados de la compuerta. o Al momento de recopilar datos, una sola persona sea la encargada de esto, y al final del ensayo compartir los datos con todos, esto ahorra tiempo y evita la pérdida de concentración.

X.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: o ATAIX CLAUDIO. MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS HIDRAULICAS2a edición Oxford. Editorial Alfa omega. o González, Luis Beltrán. CURSO DE HIDRÁULICA DE CANALES ABIERTOS. Universidad de Oriente. Barcelona. 1.997 o Hidro - Mecánica de Fluidos Aplicada - Robert L Mott (4Ed - 1996) (Practice Hall -Pearson). o Mecánica de los Fluidos - Streeter - 9 Edición-E. o STREETER L. VICTOR, Mecánica de los fluidos, cuarta edición. Editorial McGrawHil, México 1970. o AVALLONE EUGENE, Manual del ingeniero mecánico, editorial McGraw – Hill, tercera edición, México 1995.

XI.

ANEXOS:

Escogimos el vertedero.

Tomamos las medidas al triplay.

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES

Empezamos a medir para el vertedero.

Cortamos el triplay.

Procedimos a cerrar la Una vez cortado el triplay. compuerta.

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES

Colocamos el triplay en el vertedero.

Colocamos un pedazo de triplay para medir la cresta.

Realizamos el ensayo 3 veces.

Medimos cuanto obtuvo de cresta.

VERTEDERO RECTANGULAR CON CONTRACCIONES

Se finalizó el trabajo del vertedero.