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LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS E

INTRODUCCION

Los vertederos son estructuras que tienen aplicación muy extendida en todo tipo de

sistemas hidráulicos y expresan una condición especial de movimiento no uniforme en un

tramo con notoria diferencia de nivel. Normalmente desempeñan funciones de seguridad y

control.

Los vertederos pueden ser clasificados de diferentes maneras, ya sea por su forma

geométrica o su finalidad. Según su forma geométrica, pueden ser triangulares,

rectangulares, trapezoidales, circulares, etc., todo depende de la función que este ira a

cumplir.

Para este ensayo utilizaremos un vertedero triangular de modo que podamos observar la

manera en la que fluye el agua y determinar el caudal de este.

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FLUJO SOBRE VERTEDERO TRIANGULAR

1. OBJETIVO

Determinar el caudal que fluye por un canal, empleando un vertedero triangular.

Determinar experimentalmente el coeficiente de descarga Cd para vertederos

triangulares.

2. MARCO TEORICO

2.1 VERTEDERO TRIANGULAR

Este tipo de vertedero se emplea con frecuencia para medir caudales pequeños (inferiores aproximadamente a 6 l/s). En la Figura 7 se muestra un esquema de la geometría de este tipo de vertedero. El ángulo θ puede tomar cualquier valor, aunque es muy frecuente el vertedero con θ = 90º .

Para vertedores triangulares, la formula teórica para hallar el caudal teórico es:

Q 1= 415

b .√2g . H 3 /2

Donde b es el ancho de la boca del vertedero, H la carga sobre el vertedero y g la aceleración de la gravedad.

Geometría del vertedero triangular.

Tang( θ2 )=b /2

H

b=2H .Tang( θ2 )

Q t= 815

√2 g Tang(θ2 )H 5/2

Q r= 815

Cd √2 g Tang( θ2 )H 5 /2

Cd=QrQt

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Para obtener una función del ángulo de abertura del vertedero θ; de la fig. 7 se tiene la siguiente ecuación:

Despejando b se tiene:

Luego reemplazando la ecuación (3) en la ecuación (1) se obtiene:

Afectando la ecuación (4) por el coeficiente de descarga Cd, nos dará la formula general de caudal real en vertederos triangulares.

Entonces el coeficiente de descarga es:

3. EQUIPOS

VERTEDEROTRIANGULAR

BANCO HIDRULICO

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4. HERRAMIENTAS

5. MATERIALES

6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Medir el ángulo del vertedero.

CRONOMETRO LIMNIMETRO

PROBETA BALDE

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2. Colocar el vertedero triangular con sus respectivos pernos.

3. Medir la altura p desde el fondo del canal colocando el limnimetro a una cota de 0.000

al vértice del vertedero.

4. Se enciende el banco hidráulico, se llena el tanque con agua y se deja estabilizar el

flujo.

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5. Medir el tirante h en el piezómetro, aguas arriba del vertedero.

6. Llenar en el balde con un volumen suficiente para luego medirlo.

7. Cronometrar el tiempo “t” que demora el agua en llenar un volumen “v”.

8. Repetir el procedimiento para 5 diferentes caudales, para ello regular la válvula

situada en la tubería de descarga de la bomba.

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7. TOMA DE DATOS

P= 124.1 mm

ENSAYOS h (mm) H

h-p

Volume

n (ml)

Tiempo (s)

T1 T2 T3 T4 TP

1 153.4 29.3 1830 7.37 7.40 7.30 7.28 7.34

153.4 29.3 2280 8.92 8.99 8.88 8.84 8.91

153.4 29.3 2150 8.52 8.43 8.53 8.46 8.49

2 151.4 27.3 1570 7.47 7.46 7.54 7.46 7.48

151.4 27.3 1600 7.48 7.47 7.44 7.46 7.46

151.4 27.3 1770 8.53 8.53 8.59 8.55 8.55

3 149.7 25.6 1630 9.49 9.48 9.50 9.51 9.50

149.8 25.7 1360 7.88 7.82 7.83 7.85 7.85

149.8 25.7 1230 7.19 7.19 7.16 7.19 7.18

4 147.4 23.3 1400 9.56 9.54 9.56 9.52 9.53

147.4 23.3 1310 8.85 8.88 8.88 8.90 8.90

147.4 23.3 1230 8.21 8.23 8.28 8.30 8.26

5 153.5 29.4 1830 7.13 7.16 7.21 7.18 7.17

153.5 29.4 2150 8.30 8.32 8.30 8.30 8.31

153.5 29.4 1970 7.75 7.77 7.76 7.78 7.77

8. CALCULOS

Cálculo de Qt:

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PRUEBA H (m)VOLUMEN

(m3)

TIEMPO

(s)

Qr (m3/s)

V/tQt (m3/s)

Cd

Qr/QtCd P

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1 0.0293

0.00183 7.34 2.493x10-4

3.472x10-4

0.718

0.7280.00228 8.91 2.559x10-4 0.737

0.00215 8.49 2.541x10-4 0.732

2 0.0273

0.001570 7.48 2.099x10-4

2.909x10-4

0.722

0.7240.001600 7.46 2.145x10-4 0.737

0.001770 8.55 2.070x10-4 0.712

3 0.0257 0.001630 9.50 1.716x10-4 2.502x10-4 0.686 0.688

0.001360 7.85 1.732x10-4 0.692

0.001230 7.18 1.713x10-4 0.685

4 0.0206

0.001400 9.53 1.469x10-4

1.439x10-4

1.021

1.0260.001310 8.90 1.472x10-4 1.023

0.001230 8.26 1.489x10-4 1.035

5 0.0294 0.001830 7.17 2.552x10-4 3.501x10-4 0.729 0.731

0.002150 8.31 2.587x10-4 0.739

0.001970 7.77 2.535x10-4 0.724

∑ Cd/5= 0.779

9. CONCLUSIONES:

10. RECOMENDACIONES

- Las lecturas de “H” y “t” deben hacerse cuidadosamente y con precisión al 0.1 mm ya

que estas influyen en la ecuación de caudal.

- Las lecturas de medidas deben hacerse cuando la superficie del agua este en

calma, las excesivas ondulaciones en ella dificultan las medidas observadas.

11. BIBLIOGRAFIA:

HIDRAULICA Y MAQUINARIAS HIDRAULICAS.

AUTOR:N.N.PASHKOV.F.M.DOLQACHEV

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MECANICA DE FLUIDOS APLICADA

AUTOR: MOTT.L.ROBERT