ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

AO DE LA INVERSION PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIAFACULTAD DE INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVILINTEGRANTES:YOVERA CAPUAY, Teresa Carolina.RAMIREZ OJEDA, Fernando.CURSO:MECANICA DE FLUIDOS IIDOCENTE:Ing. ZELADA ZAMORA, WILMER.TEMA:FLUJO EN VERTEDEROS II UNIDADCICLO:AULA:VI403 APIMENTEL, 19 de Noviembre del 2013.Pimentel, 07 de Octubre del 2010

INTRODUCCION:

El caudal en un canal abierto puede ser medido mediante vertederos, los cuales son diques o paredes que se oponen al flujo y que poseen una escotadura con una forma geomtrica regular por la cual pasa el flujo.

Existen dos tipos de vertederos: los de pared delgada y gruesa. Los vertederos, construidos con una hoja de metal u otro material, que permitan que el chorro o manto salgan libremente reciben el nombre de vertederos de pared delgada y se usan bsicamente para determinar el caudal en cualquier momento en una corriente pequea. Los vertederos de pared gruesa se usan principalmente para control de excedencias, y su evacuacin puede ser libre o controlada.

Entonces decimos que en este presente ensayo, consiste en calcular el coeficiente con ayuda de la formula dada y con los datos obtenidos en laboratorio, como el volumen y tiempo, los cuales nos servirn para hallar el caudal, aqu se demostrara los diferentes fenmenos que se suscitan en un vertedero rectangular.

En la prctica de laboratorio se ha podido visualizar los tipos de movimiento uniforme, gradualmente variado como rpidamente variado en donde el tirante hidrulico vara de acuerdo al caudal que se le d. FLUJO EN VERTEDEROS RECTANGULARES

1. OBJETIVOS:

GENERALES:

Estudiar las caractersticas de flujo a travs de un vertedero de escotadura rectangular, practicado en una pared delgada y con el umbral afilado.

ESPECFICOS:

Comparar caudales prcticos concaudales tericos, extraer datos y, eliminar los que se alejan y consolidar clculos.

Demostrar mediante ecuaciones las relaciones entre las variables.

Obtener un coeficiente de Descarga uniforme

Calcular la curva prctica y terica de los Caudales en relacin con la altura.

2. HIPOTESIS:

Comprobar el caudal terico con el caudal real, con sus respectivos coeficientes de descarga.3. MARCO TEORICO:

CANALESSe denomina canal a una construccin destinada al transporte de fluidos generalmente utilizada para agua y que, a diferencia de las tuberas, es abierta a la atmsfera. Tambin se utilizan como vas artificiales de navegacin. La descripcin del comportamiento hidrulico de los canales es una parte fundamental de la hidrulica y su diseo pertenece al campo de la ingeniera hidrulica, una de las especialidades de la ingeniera civil.Cuando un fluido es transportado por una tubera parcialmente llena, se dice que cuenta con una cara a la atmsfera, por lo tanto se comporta como un canal.

Tipos de flujo en un canal Flujo permanenteUn flujo permanente es aquel en el que las propiedades fluidas permanecen constantes en el tiempo, aunque pueden no ser constantes en el espacio

Flujo transitorio o No permanenteUn flujo transitorio presenta cambios en sus caractersticas a lo largo del tiempo para el cual se analiza el comportamiento del canal. Las caractersticas del flujo son funcin del tiempo.

Flujo uniformeEs el flujo que se da en un canal recto, con seccin y pendiente constante, a una distancia considerable (20 a 30 veces la profundidad del agua en el canal) de un punto singular, es decir un punto donde hay una mudanza de seccin transversal ya sea de forma o de rugosidad, un cambio de pendiente o una variacin en el caudal.

Flujo gradualmente variadoEl flujo es variado: si la profundidad de flujo cambia a lo largo del canal. El flujo variado puede ser permanente o no permanente. Debido a que el flujo uniforme no permanente es poco frecuente, el trmino flujo no permanente se utilizar de aqu para adelante para designar exclusivamente el flujo variado no permanente.El flujo variado puede clasificarse adems como rpidamente variado o gradualmente variado. El flujo es rpidamente variado si la profundidad del agua cambia de manera abrupta en distancias comparativamente cortas; de otro modo es gradualmente variado.

Flujo CrticoCuando Fraude vale uno o cuando la velocidad es igual que la raz cuadrada de la gravedad por la profundidad.

Flujo subcrticoEn el caso de flujo subcrtico, tambin denominado flujo lento, el nivel efectivo del agua en una seccin determinada est condicionado al nivel de la seccin aguas abajo.

Flujo supercrticoEn el caso de flujo supercrtico, tambin denominado flujo veloz, el nivel del agua efectivo en una seccin determinada est condicionado a la condicin de contorno situada aguas arriba.

VERTEDEROS

Elvertedero hidrulicooaliviaderoes una estructurahidrulicadestinada a permitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales; siendo el aliviadero en exclusiva para el desage y no para la medicin. Existen diversos tipos segn la forma y uso que se haga de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas.

FUNCIONES Aliviadero como elemento de presaTiene varias finalidades entre las que se destaca: Garantizar la seguridad de la estructura hidrulica, al no permitir la elevacin del nivel, aguas arriba, por encima del nivel mximo (NAME por su siglas Nivel de Aguas Mximas Extraordinarias) . Garantizar un nivel con poca variacin en un canal de riego, aguas arriba. Este tipo de vertedero se llama "pico de pato" por su forma Constituirse en una parte de unaseccin de aforodelrooarroyo. Disipar la energa para que la devolucin al cauce natural no produzca daos. Esto se hace mediante saltos, trampolnes o cuencos.En unapresase denominavertederoa la parte de la estructura que permite la evacuacin de las aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio de agua.Generalmente se descargan las aguas prximas a la superficie libre del embalse, en contraposicin de ladescarga de fondo, la que permite la salida controlada de aguas de los estratos profundos del embalse.

Vertedero como elemento de canalLos vertederos se usan conjuntamente con las compuertas para mantener un ro navegable o para proveer del nivel necesario a la navegacin. En este caso, el vertedero est construido significativamente ms largo que el ancho del ro, formando una "U" o haciendo diagonales, perpendicularmente al paso. Dado que el vertedero es la parte donde el agua se desborda, un vertedero largo permite pasar una mayor cantidad de agua con un pequeo incremento en la profundidad de derrame. Esto se hace con el fin de minimizar las fluctuaciones en el nivel de ro aguas arriba.Los vertederos permiten a loshidrlogosun mtodo simple para medir el caudal en flujos de agua. Conocida la geometra de la zona alta del vertedero y el nivel del agua sobre el vertedero, se conoce que el lquido pasa de rgimen lento a rpido, y encima del vertedero de pared gruesa, el agua adopta elcalado crtico.Los vertederos son muy utilizados en ros para mantener el nivel del agua y ser aprovechado como lagos, zona de navegacin y de esparcimiento. Los molinos hidrulicos suelen usar presas para subir el nivel del agua y aprovechar el salto para mover las turbinas.Debido a que un vertedero incrementa el contenido en oxgeno del agua que pasa sobre la cresta, puede generar un efecto benfico en la ecologa local del ro. Una represa reduce artificialmente la velocidad del agua, lo que puede incrementar los procesos de sedimentacin, aguas arriba; y un incremento de la capacidad de erosin aguas abajo.

CLASIFICACIONES:Los vertederos pueden ser clasificados de varias formas:

Por sulocalizacinen relacin a la estructura principal:

Vertederos frontales Vertederos laterales Vertederos tulipa; este tipo de vertedero se sita fuera de la presa y la descarga puede estar fuera del cauce aguas abajo. (Vertedero tulipa descargando agua)

Desde el punto de vista de losinstrumentos para el control del caudal vertido:

Vertederos libres, sin control. Vertederos controlados porcompuertas.

Desde el punto de vista de lapareddonde se produce el vertimiento:

Vertedero de pared delgada Vertedero de pared gruesa Vertedero con perfil hidrulico

Desde el punto de vista de laseccinpor la cual se da el vertimiento:

Rectangulares Trapezoidales Triangulares Circulares Lineales, en estos el caudal vertido es una funcin lineal del tirante de agua sobre la cresta

Desde el punto de vista de sufuncionamiento, en relacin al nivel aguas abajo:

Vertedero libre, no influenciado por el nivel aguas abajo Vertedero ahogado

Desde el punto de vista de sufuncin principal

Descarga de demasas, permitiendo la salida del exceso de agua de las represas, ya sea en forma libre, controlada o mixta, en este caso, el vertedero es tambin conocido como aliviadero. Estas estructuras son las encargadas de garantizar la seguridad de la obra hidrulica como un todo; Como instrumento para medir el caudal, ya sea en forma permanente, en cuyo caso se asocia con una medicin y registro de nivel permanente, o en una instalacin provisional, para aforar fuentes, o manantiales; Como estructura destinada al mantenimiento de un nivel poco variable aguas arriba, ya sea en un ro, donde se quiere mejorar o garantizar la navegacin independientemente del caudal de este; o en un canal de riego donde se quiera garantizar un nivel poco variable aguas arriba, donde se ubica una toma para un canal derivado. En este caso se trata de vertederos de longitud mayor que el ancho del ro o canal. La longitud del vertedero se calcula en funcin de la variacin de nivel que se quiere permitir; Como dispositivo para permitir la salida de la lmina superficial del agua en decantadores en plantas potabilizadoras de agua; Como estructuras de reparticin de caudales. Como estructura destinada a aumentar la aireacin (oxigenacin) en cauces naturales favoreciendo de esta forma la capacidad de autodepuracin de sus aguas. En este caso se trata siempre de vertederos de paredes gruesas, ms asimilables asaltos de fondo.

VERTEDEROS RECTANGULARES

4. EQUIPOS Y MATERIALES:

Este mdulo consta de distintos elementos que se emplean en combinacin con el Banco Hidrulico con una boquilla especial que se acopla a la boquilla de salida del Banco Hidrulico.

Dos pantallas tranquilizadoras que, junto con el elemento anterior, proporcionan una corriente lenta en el canal.

Un limnimetro

vertedero de escotadura rectangular, que se montan en un soporte y se fijan a la parte final del canal del Banco Hidrulico.

5. PROCEDIMIENTO:

Estabilizar el flujo hasta la parte superior del vertedero que se encuentra ubicado en el canal. Se llena el canal, luego el agua tiene que estar en el nivel ms bajo del vertedero, es decir nivelado a la altura de la seccin del vertedero. El elemento para medir el tirante tiene que estar al nivel del agua del canal. Antes cuando eran caudales pequeos se meda a travs de la probeta graduada un determinado volumen en un tiempo determinado. Para caudales mayores, con ayuda del banco hidrulico, se empieza a llenar el canal con un determinado caudal. El caudal se calculara, con ayuda del manmetro el cual marcar el volumen y un determinado tiempo. Para los dems caudales se repite el paso 4 y 5.

6. DATOS Y CALCULOS

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

Se ha determinado el caudal real, y lo hemoscomparado con los valores delcaudal terico, como se puede ver los valores y graficasno coinciden.

Se ha logrado calcular el coeficiente (Um), para dichos caudales gracias a los datos obtenidos en el laboratorio.

Estos tipos de ensayos nos ayudan a conocer la forma como ocurren los diferentes fenmenos que se producen en este tipo de obras hidrulicas como son los vertederos.

Como recomendacin tener el cuidado necesario a la hora de calibrar el equipo para una adecuada toma de datos.

8. ANEXOS

Foto 01Observamos el limnimetro para poder hallar el tirante del vertedero rectangular con caudal determinado.

Ilustracin 1Limnimetro

Ilustracin 2 Vertedero RectangularMECNICA DE FLUIDOS II