Subido por Steve Nuñez Cruz

Diseño Hidráulico- Informe Final G6

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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
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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
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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
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MATERIALES Y EQUIPOS
EQUIPO





EH 001 Canal Hidráulico
Limnímetro
Banco hidráulico
Flexómetro
Cronómetro
MATERIALES


Agua
Vela
7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017
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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
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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
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4
9,4
5
9,2
6
9,1
7
9
8
12,9
7mo “B”, G6, 17 de Mayo del 2017
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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
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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).
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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).
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GRÁFICA
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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.
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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.
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