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FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL “VERTEDEROS RECTANGULARES” MATERIA: LABORATORIO DE SANEAMIENTO DOCENTE: Ing. ALUMNOS: Franklin Valencia Pacheco.

Semestre 2018-II Cusco - Perú 2018

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INTRODUCCION Cuando la descarga de un líquido se efectúa por encima de un muro o una placa y a superficie libre, la estructura hidráulica en la que ocurre esta descarga se llama Vertedor. Este puede presentar diferentes formas según las finalidades a que se destine. Así, cuando la descarga se efectúa sobre una placa con perfil de cualquier forma, pero con arista aguda, el vertedor se llama de pared delgada; por el contrario, cuando el contacto entre la pared y la lámina vertiente es más bien toda una superficie, el vertedor es de pared gruesa. Este informe tiene como objetivo fundamental estudiar, analizar y comparar el comportamiento de caudales tomados experimentalmente en el laboratorio en tipo de vertedero rectangular, con sus respectivos caudales teóricos.

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OBJETIVOS

A) Generales : 

Estudiar las características de flujo a través de un vertedero de escotadura rectangular, practicado en una pared delgada y con el umbral afilado. Haciendo uso de lo aprendido anteriormente en la medición de caudales.

B) Específicos: o Comparar caudales prácticos con caudales teóricos, extraer datos y, eliminar los que se alejan y consolidar cálculos. o Demostrar mediante ecuaciones las relaciones entre las variables. o Obtener un coeficiente de Descarga uniforme

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FUNDAMENTO TEÓRICO CAUDAL En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. VERTEDEROS En general, un vertedero se puede interpretar como una barrera que se interpone al flujo, para causar una elevación en el nivel de aguas arriba y una baja aguas abajo. El control en el nivel de embalses, canales, depósitos, aforo o medición de caudales, son dos de las principales funciones de los vertederos en el campo de la ingeniería. Los vertederos pueden ser clasificados de diferentes maneras, ya sea por su forma geométrica o su finalidad. Un vertedero donde se realiza una descarga sobre una placa de perfil cualquiera, pero con arista aguda, se llama vertedor de pared delgada. Si el contacto entre la lámina de descarga y la pared del vertedero es una superficie, el vertedero será de pared gruesa. Según su forma geométrica, pueden ser triangulares, rectangulares, trapezoidales, circulares, etc., todo depende de la función que este ira a cumplir. VERTEDEROS DE PARED DELGADA Los vertederos de paredes delgadas son vertederos hidráulicos, generalmente usados para medir caudales. Para obtener resultados fiables en la medición con el vertedero de pared delgada es importante que:   

tenga la pared de aguas arriba vertical, esté colocado perpendicularmente a la dirección de la corriente, y, la cresta del vertedero sea horizontal

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VERTEDEROS RECTANGULARES. Son una estructura con una entalladura, la cual se coloca transversalmente en el canal y perpendicular a la dirección del flujo.

0.0

b href

h Q

ECUACIÓN DE GASTO Para obtener la ecuación general del gasto de un vertedero de pared delgada y sección geométrica rectangular, se considera que su cresta está ubicada a una altura w, medida desde la plantilla del canal de alimentación. El desnivel entre la superficie inalterada del agua, antes del vertedor y la cresta, es h y la velocidad uniforme de llegada del agua es 𝑉𝑜, de tal modo que: 𝑉02 𝐻=ℎ+ 2𝑔 Si w es muy grande, 𝑉𝑜2 / 2𝑔 es despreciable y 𝐻 = ℎ. El vertedero rectangular tiene como ecuación que representa el perfil de forma, la cual es normalmente conocida, 𝑋 = 𝑏 / 2. Donde b es la longitud de la cresta. Al aplicar la ecuación de Bernoulli para una línea de corriente entre los puntos 0 y 1, de la figura, se tiene

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ℎ0 +

𝑣02 𝑣2 = ℎ0 − ℎ + 𝑦 + 2𝑔 2𝑔

𝐻=ℎ+

𝑣02 𝑣2 =𝑦+ 2𝑔 2𝑔

Si Vo2 / 2g es despreciable, la velocidad en cualquier punto de la sección 1 vale, 𝑣 = √2𝑔(ℎ − 𝑦) El gasto a través del área elemental, es entonces: ℎ

1

𝑄 = −𝜇√2𝑔𝑏 ∫ (ℎ − 𝑦)2 (−𝑑𝑦) 0

y efectuando la integración es: ℎ

𝑄 = −𝜇√2𝑔𝑏[(ℎ − 𝑦)3/2 ]0

y finalmente 𝑄= LABORATORIO DE SANEAMIENTO

2 √2𝑔𝜇𝑏ℎ3/2 3 6

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donde: µ = es el coeficiente de gasto o coeficiente de descarga. b = es la anchura del vertedero. h = es la altura de carga o altura de la lámina de agua sobre la cresta o umbral del vertedero. La cual es la ecuación general para calcular el gasto (Caudal) en un vertedero rectangular cuya carga de velocidad de llegada es despreciable. En la deducción de las ecuaciones para vertederos de pared delgada en general se han considerado hipótesis únicamente aproximadas, como la omisión de la perdida de energía que se considera incluida en el coeficiente m, pero quizá la más importante que se ha supuesto, es la que en todos los puntos de la sección 1 las velocidades tienen dirección horizontal y con una distribución parabólica, efectuándose la integración entre los limites 0 y h. Esto equivale a que en la sección el tirante debe alcanzar la magnitud h. Por otra parte, al aplicar la ecuación de Bernoulli entre los puntos 0 y 1 se ha supuesto una distribución hidrostática de presiones. Esto implica una distribución uniforme de las velocidades 𝑉𝑜 y 𝑣 para todos los puntos de las secciones 0 y 1, respectivamente.

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EQUIPOS Y MATERIALES EQUIPOS A. CANAL DE LA CAPTACION DE SAN JERONIMO

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MATERIALES 

CAPTACION DE AGUA

Fluido del cual determinaremos la presión experimentalmente y teóricamente empleando los equipos señalados. Es necesario contar con suministros de agua. 

CRONOMETRO

Usado para determinar el tiempo en cada ensayo, volumen pequeño, medio y grande.



PELOTAS FLOTANTES:

Usa para calcular la velocidad de fluido para hallar la velocidad con el respectivo tiempo.

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PROCEDIMIENTO Y TOMA DE DATOS PARA CAUDALES PEQUEÑOS  Se usó el vertedero que hicieron el grupo responsable sobre el canal de riego en san jerónimo.

 Luego cerraron las llaves de la captación abrieron la trampa más para así tener todo el caudal.

 Esperamos que se regularice el flujo del agua.

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 Tomamos los datos necesarios una vez el caudal se haya regulado

 Luego se uso la bolita de plástico par asi tomar una medida de 5 metros y cronometrar el tiempo que pasa.

 Se toman los datos obtenidos para el cálculo posterior.

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DATOS En la práctica se obtuvieron los siguientes datos: Tiempo (s) 9.35 9.81 9.76 9.85 9.68 9.72 9.84 9.82 9.77 9.62 9.72 9.44 9.50 9.97 9.75

Distancia (m) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Ancho (m) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

altura (m) 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08

Del vertedero.:

b

=0.28m m

href

0.0 h =0.16m Q

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CALCULOS

a) Calculo de caudales Tiempo (s) 9.35 9.81 9.76 9.85 9.68 9.72 9.84 9.82 9.77 9.62 9.72 9.44 9.50 9.97 9.75

Distancia (m) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Velocidad (m/s) 46.75 49.05 48.80 49.25 48.40 48.60 49.20 49.10 48.85 48.10 48.60 47.20 47.50 49.85 48.75

Ancho (m) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

altura (m) Area (m²) Q=V*A(m3 /s) 0.08 0.032 1.4960 0.08 0.032 1.5696 0.08 0.032 1.5616 0.08 0.032 1.5760 0.08 0.032 1.5488 0.08 0.032 1.5552 0.08 0.032 1.5744 0.08 0.032 1.5712 0.08 0.032 1.5632 0.08 0.032 1.5392 0.08 0.032 1.5552 0.08 0.032 1.5104 0.08 0.032 1.5200 0.08 0.032 1.5952 0.08 0.032 1.5600 Promedio=

1.5531

a) Calculo de caudales del vertedero

b = 0.28m

y

h = 0.16m

Q = (1.83) x b x h 0.15 Q = (1.83) x (0.28) x (0.16) 0.15 Q = 0.0327936 m3/s

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CONCLUSIONES:  

Los caudales son muy distintos por las diferentes formas de hallar el caudal. La explotación de las aguas subterráneas mediante la construcción de galerías filtrantes es una alternativa frente a la mayor demanda de agua, tanto para el consumo humano y la agricultura.



El gasto actual más el gasto proyectado de la galería presenta valores inferiores a los de recarga de los acuíferos, por consiguiente, no se corre el riesgo de sobre explotar los acuíferos, manteniendo en forma constante las reservas.  El uso de las galerías filtrantes para saneamiento y para riego de plantas menores es muy sustentable y funcional generando la demanda hídrica que requiere esta zona.

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BIBLIOGRAFIA  EDIBON: Equipamiento Didáctico Técnico.  Manual de Prácticas EDIBON  http://www.google.com.pe/vertederos

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