Documento 743703

PRACTICA:
VERTEDORES RECTANGULARES DE PARED DELGADA CON Y SIN CONTRACCIONES
LATERALES Y VERTEDORES TRIANGULARES.
OBJETIVO.
Verificar en el laboratorio los diferentes métodos para calcular el gasto en vertedores
rectangulares de pared delgada con y sin contracciones laterales así como de los vertedores
triangulares, comparando los coeficientes y gastos teóricos contra los valores observados
correspondientes.
Figura 5.1.- Canal de Laboratorio con vertedores rectangulares.
EQUIPO
a.
b.
c.
d.
e.
f.
Canal multipropósito de enseñanza, C4.
Medidores de profundidad (limnímetro), de 300 mm de escala. Se necesitan 2.
Cronómetro en caso de la medición de gasto usando el tanque volumétrico.
Vertedor rectangular de pared delgada sin contracciones laterales.
Vertedor rectangular de pared delgada con contracciones laterales
Vertedor triangular.
Figura 5.2.- Vertedor rectangular de pared delgada sin contracciones laterales instalado
en el canal experimental.
Figura 5.3.- Vertedor rectangular de pared delgada con contracciones laterales ubicado
en el tanque volumétrico del canal experimental de Laboratorio C4.
Figura 5.3.- Vertedor triangular.
TEORÍA
Considerando un vertedor de pared delgada y sección geométrica como se observa en la figura
siguiente:
Figura 5.4.- Análisis hidráulico en un vertedor rectangular de pared delgada.
La definición de las variables son:
H=
w=
h=
Carga hidráulica total del agua en el lugar de la estructura.
altura de la cresta medida desde la plantilla del canal de alimentación.
desnivel entre la superficie inalterada del agua, antes del vertedor y la cresta.
de tal modo que,
Aplicando la ecuación de Bernoulli para una línea de corriente entre los puntos 1 y 2 se tiene
Para la mayoría de las situaciones prácticas,
También se puede suponer que,
donde Cc es un coeficiente de contracción para contemplar que el tirante del agua sobre la cresta
vertedora se contrae cuando se acelera al caer del vertedor.
Haciendo además que
,
tenemos,
y finalmente,
Despejando v2:
que se puede expresar como
Para obtener el gasto descargado por el vertedor,
donde el área A2 es
y el gasto es,
Finalmente se considera al producto
como coeficiente de descarga, el cual toma en cuenta las investigaciones realizadas
experimentalmente para diferentes formas geométricas y tipos de vertedores. La ecuación del
vertedor es
Otra forma usual de expresar la ecuación general de vertedores es mediante el uso de la relación
entre la distribución real de velocidades en el vertedor respecto de la distribución hipotética de
velocidades que es de tipo parabólica; este cociente se conoce como Cd y tiene diferentes
expresiones según los diferentes autores.
De esta manera la ecuación general queda como,
Donde se acostumbra agrupar:
llamando a Cd el coeficiente del vertedor y finalmente,
PROCEDIMIENTO
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Ajuste el canal para una pendiente positiva moderada y revise que no existen bloques a
la salida del mismo.
Instalar correctamente el vertedor rectangular de pared delgada en el primer gancho
sujetador para accesorios dentro del canal.
Instalar correctamente el vertedor rectangular de pared delgada con contracciones
laterales en el canal de descarga hacia el tanque volumétrico.
Se necesitan limnímetros de 300 mm aguas arriba de ambos vertedores
Encienda el equipo de bombeo.
Ajuste la válvula de compuerta para un gasto deseado.
Espere hasta que se establezca el ciclo de flujo en el equipo y revisar que no se rebase
la altura máxima en el vertedor de contracciones laterales.
Registre los tirantes con los limnímetros (H).
Medir la altura de la cresta de ambos vertedores (w).
Medir los anchos de plantilla para ambos canales (B).
Medir el ancho de la cresta para ambos vertedores (b).
Medir el gasto con el caudalímetro o con el tanque volumétrico y un cronómetro.
Apague el equipo de bombeo.
Retire el vertedor de contracciones laterales.
Coloque el vertedor triangular de pared delgada.
Encienda el equipo de bombeo.
Ajuste la válvula de compuerta para un gasto deseado.
Espere hasta que se establezca el ciclo de flujo en el equipo y revisar que no se rebase
la altura máxima del vertedor triangular.
Registre el tirante con el limnímetro (H) para el vertedor triangular.
Medir la altura de la cresta del vertedores triangular (w).
Medir el ancho total (B).
Registrar el gasto bombeado.
Desmonte los accesorios empleados y retire el exceso de agua con una toalla seca.
Colóquelos en su correspondiente lugar de guardado.
RESULTADOS Y CÁLCULOS
Utilice la hoja de cálculo desarrollada especialmente para procesar la información registrada en
el Laboratorio y anexe los resultados al presente reporte.
CONCLUSIONES
¿Cuál es el porcentaje de aproximación entre el gasto medido y el calculado por cada método
probado en el vertedor rectangular de pared delgada sin contracciones laterales? ¿Cuál resultó
más aproximado al experimento en esta condición?
¿Cuál es el porcentaje de aproximación entre el gasto medido y el calculado por cada método
probado en el vertedor rectangular de pared delgada con contracciones laterales?
¿Cuál resultó más aproximado al experimento en esta condición?.
¿Cuál es el porcentaje de aproximación entre el gasto medido y el calculado por cada método
probado en el vertedor triangular?
¿Cuál resultó más aproximado al experimento en esta estructura hidráulica?