practica-n-5-flujo-sobre-vertedero-de-pared-delgada

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
UNI-RUPAP
FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION
DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA Y MEDIO AMBIENTE
HIDRAULICA II
5TO. INFORME DE PRÁCTICA DE LABORATORIO
PRACTICA #5:
FLUJO SOBRE VERTEDERO DE PARED DELGADA
ESTUDIANTES:
PROFESOR DE TEORIA: ING
PROFESOR DE PRACTICA:
GRUPO:
FECHA DE PRACTICA
FECHA DE ENTREGA:
INDICE
OBJETIVOS ................................................................................................................................ 3
INTRODUCCION ........................................................................................................................ 4
GENERALIDES............................................................................................................................ 5
EQUIPOS Y MATERIALE A UTILIZAR............................................................................................ 6
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ............................................................................................. 6
FORMULAS ............................................................................................................................... 7
DATOS RECOLECTADOS ............................................................................................................. 7
TABLA DE RESULTADOS ............................................................................................................. 8
DESEMPEÑO DE COMPRENSIÓN ............................................................................................... 9
CONCLUSIONES....................................................................................................................... 10
Página 2
OBJETIVOS
 Determinar experimentalmente el coeficiente de gasto del vertedero rectangular de
pared delgada.

Determinar experimentalmente el coeficiente de gasto del vertedero triangular de
pared delgada.

Analizar en base a los resultados la diferencia entre el vertedero rectangular y el
vertedero triangular.

Utilizar el vertedero de pared delgada como medidor de flujo.
Página 3
INTRODUCCION
En la ingeniería civil se presentan innumerables soluciones para los diferentes problemas que se
presentan en la práctica; precisamente en el área de hidráulica, los vertederos son estructuras que
tienen aplicación muy extendida en todo tipo de solución de problemas en sistemas hidráulicos;
normalmente desempeñan funciones de seguridad y control.
El presente ensayo realizado el día viernes 13 de diciembre de 2013, pretende reproducir en el
laboratorio el flujo sobre los vertederos de pared delgada, con el fin de conocer la implementación
de éstos para medir la descarga en el canal.
En la sección de Generalidades se presenta una descripción de los vertederos de pared delgada,
sus propiedades, su uso ingenieril para la solución de problemas, y sus características
En la sección de Desempeños de comprensión se dan respuestas al cuestionario de la guía de
laboratorios de Hidráulica 2; en dicha sección se analizan las posibles fuentes de error en el
procedimiento, las aplicaciones de los vertederos de cresta delgada.
Finalmente, en el acápite de Conclusiones se interpretan los resultados obtenidos del flujo sobre
los vertederos de pared delgada de forma rectangular y triangular ensayados.
Página 4
GENERALIDES
El caudal en un canal abierto puede ser medido mediante un vertedor, que es una obstrucción
hecha en el canal para que él liquido retroceda un poco atrás y fluya sobre o a través de ella. Si se
mide la altura de la superficie liquida de la corriente arriba es posible determinar el caudal. 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.
Para tener mediciones precisas el ancho del canal de acceso debe equivaler a ocho veces el ancho
del vertedero y debe extenderse aguas arriba 15 veces la profundidad de la corriente sobre el
vertedero.
La utilización de vertederos de pared delgada está limitada generalmente a laboratorios, canales
pequeños y corrientes que no lleven escombros y sedimentos. Los tipos más comunes son el
vertedero rectangular y el triangular. La cara de aguas arriba debe ser instalada verticalmente y el
borde de la placa debe estar cuidadosamente conformado. La estructura delgada está propensa a
deteriorarse y con el tiempo la calibración puede ser afectada por la erosión de la cresta.
El vertedero rectangular se usa básicamente para determinar el caudal en cualquier momento en
una corriente pequeña.
El vertedero triangular es preferido cuando las
descargas son pequeñas, porque la sección
transversal de la lámina vertiente muestra de
manera notoria la variación en altura. La forma en
V significa que son más sensibles a un caudal
reducido, pero su ancho aumenta para ajustarse a
caudales mayores. El Angulo de la escotadura es
casi siempre 90 grados, pero se dispone de
diagramas de calibración para otros ángulos, 60,30
y 15 grados cuando es necesario aumentar la
sensibilidad.
Los dos tipos más comunes son el vertedero triangular y el rectangular. Debe haber una posa de
amortiguación o un canal acceso aguas arriba para calmar cualquier turbulencia y lograr que el
agua se acerque al vertedero lenta y suavemente.
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EQUIPOS Y MATERIALE A UTILIZAR
 Canal hidráulico del laboratorio.
 Vertedero de cresta ancha.
 Cronometro
 hidrómetro
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Vertedero triangular
Se conectó la manguera de alimentación del banco hidráulico a la tubería de
entrada del aparato de flujo a través del vertedero.
Se Inserto el vertedero triangular en la ranura del aparato de flujo.
Se encendió la bomba y se abrió la válvula del banco hidráulico.
Se espero que el nivel del agua subiese hasta el borde de la cresta del vertedero.
Se procedió a hacer la lectura del nivel del agua en el hidrómetro y se anoto.
Espere a que se estabilice el flujo y luego anote la lectura del nivel del agua en el
milímetro (h).
se procedió a realizar la medición del tiempo para obtener el caudal
se Incremento el caudal abriendo un poco más la válvula del banco.
Se espero a que se amortiguara el flujo y luego se anoto la lectura del nivel del
agua.
Se hizo la medición del tiempo para obtener el caudal.
 Se repitió el procedimiento desde el paso 2 con el vertedero rectangular hasta que se
obtuvieron 7 lecturas.
Página 6
FORMULAS
Vertedero triangular
𝐻 = (20 − ℎ)
8
𝜃
𝐶𝑑 = 𝑐 √2𝑔 tan( )
5
2
𝑄 = 𝐶𝑑 ∗ 𝐻
3⁄
2
Vertedero rectangular
𝐻 = (20 − ℎ)
𝐿 = 𝐵 − 0.2𝐻
3
𝑄 = 𝐶𝑑 ∗ 𝐿 ∗ 𝐻 ⁄2
Datos recolectados
No
1
2
3
4
5
6
Vertedero Triangular
h
vol( lt)
33,2
3
38,2
2
44,1
3
48,3
3
52
3
55,4
3
t(seg)
128,04
30,92
21,95
15,74
11,78
8,1
No
1
2
3
4
5
6
7
Vertedero Rectangular
h(mm)
vol( lt)
31,8
1
39,6
3
41,4
5
51,9
5
65
5
74,8
5
75,8
10
t(seg)
13,38
21,28
24,18
18,26
10,87
9,55
13,42
Página 7
Tabla de resultados
No
1
2
3
4
5
6
No
1
2
3
4
5
6
7
h(mm)
33,2
38,2
44,1
48,3
52
55,4
h (mm)
31,8
39,6
41,4
51,9
65
74,8
75,8
vol( lt)
3
2
3
3
3
3
vol( lt)
1
3
5
5
5
5
10
Vertedero Triangular
t(seg)
Qr( m³/s)
128,04
2,34E-08
30,92
6,47E-08
21,95
1,37E-07
15,74
1,91E-07
11,78
2,55E-07
8,1
3,70E-07
Vertedero Rectangular
t(seg)
Q( m³/s)
H(m)
13,38
7,47E-08
0,012
21,28
1,41E-07
0,020
24,18
2,07E-07
0,021
18,26
2,74E-07
0,032
10,87
4,60E-07
0,045
9,55
5,24E-07
0,055
13,42
7,45E-07
0,056
Página 8
H
0,013
0,018
0,024
0,028
0,032
0,035
L(m)
0,02364
0,02208
0,02172
0,01962
0,01700
0,01504
0,01484
C
Cd
0,5
1,181
C
Cd
0,55
1,62
Desempeño de comprensión
1. ¿Cuáles son las fuentes del error en el procedimiento?
Las principales fuentes de error son debidas a errores en la toma de tiempos, así como en las
lecturas del Hidrómetro.
2. ¿Qué aplicaciones prácticas tienen los vertederos de cresta delgada?
La utilización de vertederos de pared delgada está limitada generalmente a laboratorios, canales
pequeños y corrientes que no lleven escombros y sedimentos. Los tipos más comunes son el
vertedero rectangular y el triangular. La cara de aguas arriba debe ser instalada verticalmente y el
borde de la placa debe estar cuidadosamente conformado. La estructura delgada está propensa a
deteriorarse y con el tiempo la calibración puede ser afectada por la erosión de la cresta.
Son utilizados, intensiva y satisfactoriamente, en la medición del caudal de pequeños cursos de
agua y conductos libres, así como en el control del flujo en galerías y canales.
3. ¿Cómo afecta el coeficiente de descarga la altura del Vertedero sobre el fondo del canal?
El coeficiente de descarga afecta a la altura total del vertedero de manera que si el coeficiente de
descarga baja, la carga del canal baja proporcionalmente a la disminución del coeficiente de
descarga y aumenta la energía del vertedero por ende mayor velocidad.
4. Grafique Log Q/L vrs Log H para el vertedero rectangular.
Log Q/L vs Log H
6
5.5
log(Q/L)
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
0
0.5
1
log(H)
Página 9
1.5
2
5. grafique log Q vrs log H para el vertedero triangular.
8.000
7.000
6.000
log Q 5.000
4.000
3.000
2.000
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
log H
6. ¿Qué factores afectan el coeficiente de descarga?







El coeficiente de descarga se afectado por los siguientes factores:
Variaciones de la carga del canal.
La velocidad de aproximación.
En un vertedero triangular, del ángulo del vértice.
La altura del vertedero.
La cantidad excesiva de caudal suministrado.
Que el vertedero no esté totalmente perpendicular al flujo del agua.
Conclusiones
En la práctica se determino coeficiente de descarga en las secciones de control tanto triangular
como rectangular. Además logramos afianzar la terrería recibida.
Página
10