Hidraulica

INTRODUCCIÓN

El siguiente informe se realiza de acuerdo a la práctica hecha en el laboratorio de hidráulica de la facultad de minas de la universidad nacional y al marco teórico visto en clases con la asesoría del Ingeniero Juan Pablo Villada, teniendo como punto de partida la toma de datos experimentales realizados en dicha práctica. Esto con el fin de plasmar un acercamiento a la teoría delos vertederos, en la hidráulica de canales abiertos, con la práctica y el registro de datos en el instante de esta.
Entre las estructuras que se emplean primordialmente para las mediciones de flujo se encuentran los vertederos, razón por la cual su estudio es de gran importancia. Adicionalmente es fundamental el proceso analítico del comportamiento del agua en sus estados crítico, sub crítico ysúper critico.
Es importante tener los conocimientos básicos para el diseño de estructuras hidráulicas con cambios repentinos de flujo, mediante la determinación del número de Froude y los efectos del cambio en las líneas de flujo en una sección específica de un canal.

OBJETIVOS

Estudiar experimentalmente los vertederos como estructuras hidráulicas creadas para la observación de nivelesy medición de caudales.
Definir la ecuación adecuada para un vertedero de cresta delgada.
Observar y analizar el funcionamiento de diferentes tipos de vertederos.
Determinar la utilización óptima del tipo vertedero estudiado de acuerdo a sus características.
Calcular los coeficientes de descargas por medio de las diferentes formulas que se encuentran en la literatura, y comparar losresultados, con los coeficientes de descarga experimentales.
Analizar la variación de las alturas en cada vertedero del sistema hidráulico del laboratorio de la Universidad Nacional para diferentes valores de caudal.
Realizar la representación gráfica de la ley de descarga medida y determinar así la relación funcional Q = Q(hn)

MARCO TEÓRICO

Vertederos
Los vertederos se utilizan para medirel caudal a través de un canal abierto. Un vertedero consiste en una obstrucción en el canal, en el cual el liquido de acumula, para después pasar a través de él, por una abertura de forma geométrica predeterminada. La relación entre nivel del liquido “agua arriba” del vertedero y el caudal circulante se puede determinar experimentalmente. Como consecuencia, el caudal se puede determinar, con lalectura de la altura de la superficie del líquido.
1 FUENTE: http://infowarehouse.com.ve/pugoz/fluidos/fluidos_lab_vertedores.pdf
La arista o superficie más elevada del vertedero, que está en contacto con el agua, se llama cresta. La altura h de la lámina de fluido sobre la cresta, responsable de la descarga, se llama cabeza o carga de vertedero.
TERMINOLOGÍA RELATIVA DE LOS VERTEDEROS.
Acontinuación se definen los términos comúnmente utilizados en la descripción de los flujos a través de vertederos.

Donde:
b : longitud de la cresta del vertedero
B : ancho del canal de acceso
h : carga del vertedero. Es el desnivel entre la superficie de aguas arriba y la cresta del vertedero.
a : carga sobre la cresta.
P : altura de la cresta, referida al fondo del canal.
z :espesor de la lámina de agua, aguas abajo del vertedero
L : Distancia mínima, aguas arriba del vertedero, a la cual se le coloca el medidor de niveles (limnímetros). L ≥ 5h
e : espesor de la pared del vertedero.
H : espesor de la lámina de agua, aguas arriba del vertedero.

TIPOS DE LAMINA DE VERTIENTE.
Cuando el aire atmosférico rodea completa y externamente a la lámina vertiente y estase despega totalmente de la cara de aguas abajo del vertedero, se dice que este es de lámina libre. En el caso de un vertedero rectangular, sin contracciones laterales, esto es, con longitud de cresta igual al ancho de la plantilla del canal de acceso, el espacio situado bajo la lámina de agua estará incomunicado con la atmósfera exterior, y el escurrimiento puede tomar una de las siguientes...