Página |2 ÍNDICE TEMA DE PRÁCTICA .................................................................................................... 3 INTRODUCCIÓN. ........................................................................................................... 3 OBJETIVOS ..................................................................................................................... 4 MATERIALES Y EQUIPOS ........................................................................................... 5 PROCEDIMIENTO ......................................................................................................... 6 TABLA ............................................................................................................................. 7 CÁLCULOS TÍPICOS ..................................................................................................... 9 GRÁFICA....................................................................................................................... 12 CONCLUSIONES .......................................................................................................... 13 RECOMENDACIONES ................................................................................................ 13 ANEXOS ........................................................................................................................ 14 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017 Página |3 TEMA DE PRÁCTICA: PERFIL CREAGER INTRODUCCIÓN. Perfil de Creager o también llamados también cimacios, se usan para evacuar caudales de creciente, pues la forma especial de su cresta permite la máxima descarga al compararlo con otra forma de vertedores para igual altura de carga de agua. Este vertedero cuyo ancho de cresta, es igual al ancho del canal está diseñado de modo que coincida con la forma de perfil inferior dela lámina vertiente, sobre un vertedero de pared delgada hipotético. Para el caso de las pequeñas obras de excedencias, en nuestro medio, es frecuente utilizar vertederos de perfil tipo Creager. Las ventajas que presenta este tipo de perfil son: El azud de derivación tiene una sección transversal trapezoidal que ayuda a su estabilidad. Flujo estable, sin vibraciones, sin desprendimiento ni entradas de aire. Reduce la presión sobre el vertedera (parte superior del paramento). El perfil Creager está sometido a una presión casi nula en todos sus puntos El vertedero tipo Creager es el más recomendado en cortinas de mampostería o concreto, donde la longitud del vertedor puede quedar alojado en el cuerpo de la estructura. Los cimacios tipo Creager se recomiendan su uso, respecto a vertedores de pared gruesa, ya que eliminan la turbulencia por carecer de aristas. Este tipo también es recomendado en cortinas de tierra donde el vertedor puede situarse en uno de los extremos de la boquilla. Calculo del caudal La descarga sobre la cresta de un vertedero de perfil Creager se calcula con la fórmula de Francis en vertederos: 𝑄 = 𝐶𝐿𝐻3/2 Donde: • Q = Gasto de diseño, m3/s. • C = Coeficiente del vertedor, cimacio C= 2.0. • L = Longitud de la cresta, m. • H = Carga de diseño, m. 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017 Página |4 OBJETIVOS Objetivo General. Determinar el coeficiente de descarga y el caudal promedio existente en el simulador de vertedero tipo Creager del laboratorio de hidráulica de la Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica. Objetivo Específicos. Conocer las aplicaciones que provee el vertedero azud y la importancia del diseño del mismo en un río. Aprender la manipulación del simulador de vertedero, así como la regulación y estabilización en la toma de presiones del mismo. Visualizar que acontece con el flujo frente al aumento o disminución de velocidad del mismo. Determinar la acción del resalto hidráulico; frente a los elementos que es directamente proporcional. 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017 Página |5 MATERIALES Y EQUIPOS EQUIPO EH 001 Canal Hidráulico Limnímetro Banco hidráulico Flexómetro Cronómetro MATERIALES Agua Vela 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017 Página |6 PROCEDIMIENTO 1. Verificar que la bomba esté purgada. 2. Verificar que el tanque tenga suficiente agua. 3. Verificar que el material no esté dañado. 4. Verificar que los piezómetros no contengan burbujas de aire atrapadas. 5. Encender la bomba con la válvula cerrada. 6. Encerar el limnímetro. 7. Tomar la altura del azud con el limnímetro. 8. Abrir la válvula hasta llegar al caudal deseado. 9. Medir con el limnímetro la altura de flujo. 10. Tomar las medidas de presión de los piezómetros. 11. Tomar la longitud del resalto hidráulico. 12. Tomar la altura del resalto hidráulico. 13. Colocar un objeto flotante al inicio del canal. 14. Tomar el tiempo que tarda el objeto en recorrer 1 metro. 15. Repetir los pasos 14 y 15 dos veces adicionales. 16. Repetir los pasos 9 a 16 dos veces adicionales. 17. Cerrar la válvula. 18. Apagar la bomba. 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017 Página |7 TABLA # 1 2 3 ALTURA CAUDAL RESALTO VELOCIDAD lt/s HIDRÁULICO m/s 1 16,6 2 15,2 3 15,8 4 15,25 5 14,4 6 13,12 7 10,25 8 5,12 1 15,6 2 12 3 13,6 4 14,4 5 13,6 6 12,6 7 10 8 6,4 1 12,8 2 6,6 3 9,2 4 12,6 5 11,9 6 11,2 7 9,2 8 8,7 1 7,7 2 0 3 6,6 2,058 23 0,049 4,876 29.3 0,106 7,75 30 0,155 11,984 33 0,214 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017 Página |8 4 9,4 5 9,2 6 9,1 7 9 8 12,9 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017 Página |9 CÁLCULOS TÍPICOS CÁLCULO DE VELOCIDADES Y CAUDALES Medición #1 B = 20 cm H = 21 cm A=B*H A = 0,20 m * 0,21 m A = 0,042 m2 T1 = 20,71 seg T2 = 20,39 seg 𝑡= 20,71𝑠𝑒𝑔+20,39𝑠𝑒𝑔 2 𝑡 = 20,55 𝑠𝑒𝑔 𝑣= 𝑑 1𝑚 = = 0,049 𝑚/𝑠 𝑡 20,55𝑠𝑒𝑔 𝑄 = 𝑣 ∗ 𝐴 = 0,049 𝑄 = 0,002058 𝑚 ∗ 0,042 𝑚2 𝑠 𝑚3 = 2,058 𝑙𝑡/𝑠 𝑠 Medición #2 B = 20 cm H = 23 cm A=B*H A = 0,20 m * 0,23 m A = 0,046 m2 T1 = 9,49 seg T2 = 9,36 seg 𝑡= 9,36𝑠𝑒𝑔+9,49𝑠𝑒𝑔 2 𝑡 = 9,425 𝑠𝑒𝑔 𝑣= 𝑑 1𝑚 = = 0,106 𝑚/𝑠 𝑡 9,425 𝑠𝑒𝑔 𝑄 = 𝑣 ∗ 𝐴 = 0,106 𝑄 = 0,004876 𝑚 ∗ 0,046 𝑚2 𝑠 𝑚3 = 4,876 𝑙𝑡/𝑠 𝑠 Medición #3 B = 20 cm H = 25 cm A=B*H 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017 P á g i n a | 10 A = 0,20 m * 0,25 m A = 0,05 m2 T1 = 6,55 seg T2 = 6,33 seg 𝑡= 6,55𝑠𝑒𝑔+6,33𝑠𝑒𝑔 2 𝑡 = 6,44 𝑠𝑒𝑔 𝑣= 𝑑 1𝑚 = = 0,155 𝑚/𝑠 𝑡 6,44𝑠𝑒𝑔 𝑄 = 𝑣 ∗ 𝐴 = 0,155 𝑄 = 0,00775 𝑚 ∗ 0,05 𝑚2 𝑠 𝑚3 = 7,75 𝑙𝑡/𝑠 𝑠 Medición #4 B = 20 cm H = 28 cm A=B*H A = 0,20 m * 0,28 m A = 0,056 m2 T1 = 4,65 seg T2 = 4,69 seg 𝑡= 4,65𝑠𝑒𝑔+4,69𝑠𝑒𝑔 2 𝑡 = 4,67 𝑠𝑒𝑔 𝑣= 𝑑 1𝑚 = = 0,214 𝑚/𝑠 𝑡 4,67𝑠𝑒𝑔 𝑄 = 𝑣 ∗ 𝐴 = 0,214 𝑄 = 0,011984 𝑚 ∗ 0,056 𝑚2 𝑠 𝑚3 = 11,984 𝑙𝑡/𝑠 𝑠 CÁLCULO CAUDAL MEDIO 𝑄𝑚𝑒𝑑 = 𝑙𝑡 𝑙𝑡 𝑙𝑡 𝑙𝑡 2,058 𝑠 + 4,876 𝑠 + 7,75 𝑠 + 11,984 𝑠 𝑄𝑚𝑒𝑑 = 6, 667 4 𝑙𝑡 𝑠 CÁLCULO DE LA ALTURA O CARGA DE PRESIÓN EN LOS DISTINTOS PUNTOS DE CONTROL DEL AZUD (CM). 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017 P á g i n a | 11 Medición #1 hi = di + 3 − Y h1 = (21,00 + 3,00 − 18,0)𝑐𝑚 h1= 6,00 cm Medición #2 hi = di + 3 − Y h1 = (23,00 + 3,00 − 18,0)𝑐𝑚 h1= 8,00 cm Medición #3 hi = di + 3 − Y h1 = (25,00 + 3,00 − 18,0)𝑐𝑚 h1= 10,00 cm Medición #4 hi = di + 3 − Y h1 = (28,00 + 3,00 − 18,0)𝑐𝑚 h1= 13,00 cm NOMENCLATURA: B = base del canal (m) H = altura del canal (m) A = Área transversal del canal (m2) T = tiempo (seg) v = velocidad (m/s) d = distancia (1m) Q = Caudal o Gasto (lt/s) hi = altura o carga de presión (cm). di = calado de la vena de agua (cm). Y = altura total desde el nivel 0,00 hasta la parte superior del perfil del vertedero (cm). 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017 P á g i n a | 12 GRÁFICA 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017 P á g i n a | 13 CONCLUSIONES Se familiarizó con el vertedero tipo azud, pudiendo determinar cuáles son sus posibles usos y aplicaciones, como es la capacidad de disipar la energía del flujo gracias al disipador de energía que se encuentra al final del vertedero. Notándose que su diseño es muy importante en obras de captación ya que nos permite evitar la socavación al pie del vertedero debido a la energía con la que cae el agua del mismo. Se encontró el coeficiente C de descarga para el caudal promedio encontrado ( Q= ____ lts/seg) con un valor igual a ____ Se concluyó que para la construcción de un vertedero es necesario determinar la presión que ejerce el paso del agua debido a que en los puntos donde su velocidad es menor la presión aumenta, siendo en la parte superior (cresta) donde más presión se determinó. Se verificó que el vertedero tipo azud permite reducir el resalto hidráulico, es decir mientras el caudal aumenta sobre el vertedero, la formación del resalto hidráulico disminuye. Se logró evidenciar como el flujo va adquiriendo la forma del vertedero aumentando su velocidad. RECOMENDACIONES Es recomendable verificar que los orificios que conducen a los piezómetros no se encuentren tapados ni obstruidos con materiales como partículas de basura, debido a que no permitirá obtener datos reales de las alturas piezométricas. Tomar un mínimo de 5 tiempos para sacar el caudal promedio y de esta manera tener datos reales y acertados, permitiendo realizar una práctica correcta. Esperar un tiempo prudente para iniciar a tomar las lecturas de carga sobre el vertedero, debido a que hay que esperar que el flujo se estabilice hasta formar un flujo laminar. Abrir la válvula del caudal de forma cuidadosa y esperar un tiempo prudente hasta observar que el caudal se haya estabilizado para proceder a registrar los valores. Realizar varias mediciones de volumen para calcular un valor más exacto de caudal. Revisar el estado de los equipos, previo al comienzo de la práctica. Se recomienda verificar que no existan fugas por los lados laterales en el vertedero; si existiesen se recomienda sellarlas para evitar filtraciones de agua. 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017 P á g i n a | 14 ANEXOS Fotografía 1 Midiendo la altura del azud. Fotografía 4 Midiendo la altura del flujo seleccionado. Fotografía 2 Tomando la altura mostrada por el limnímetro. Fotografía 5 Midiendo la altura del resalto hidráulico. Fotografía 3 Midiendo el ancho del canal. Fotografía 6 Registrando las lecturas de presión de los piezómetros. 7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017
