Laboratorio de fluidos "vertederos"

[pic] Concepción, Noviembre de 2004-.
Universidad Católica
de la
Santísima Concepción

LABORATORIO Nº 4 DE

MECANICA DE FLUIDOS
“Flujo de Vertedero”

|Profesor cátedra |: |Sr. Pedro Tume. |
|Profesor laboratorio |: |Oscar Sánchez.|
|Integrantes |: |Felipe Espiñeira |
| | |Kimn Etcheberry |
| | |Rbto. Feranández |
| | |Makarena Figueroa |
| | |Elton Lagos|
|Grupo |: |Nº 10 |
|Fecha de entrega |: |03 / 11 / 04 |

Introducción

Un vertedero es una placa cortada de forma regular a través de la cual fluye el agua. 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, razón por la cual su estudio es e gran importancia.

Los vertederos son diques o paredes que se oponen al flujo y que poseen una escotadura con una forma geométrica regular por la cual pasa el flujo. En general hay dos tipos de vertederos, los de pared delgada y gruesa. Los vertederos de pared delgada se usan básicamente para determinarel caudal en cualquier momento en una corriente pequeña. Los vertederos de pared gruesa se usan principalmente para control de excendencias, y su evacuación puede ser libre o controlada. Los vertederos que ahora interesan son los de pared delgada y dentro de estos los más utilizados son: rectangular, triangular y trapezoidal.

Para modelar un vertedero se debe tener en consideración lossiguientes aspectos:

• Flujo uniforme antes del vertedero, esto supone la superficie del fluido paralela al fondo del canal.
• Se cumple la ley de presiones hidrostáticas.
• Los efectos de la viscosidad y la tensión superficial se consideran despreciables.
• El correcto funcionamiento de un vertedero de pared delgada debe garantizar que la lámina de agua vertida esté siempre apresión atmosférica.

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1. Teoría

Caudal: Cantidad de fluido que pasa por un área en un tiempo determinado.

Vertedero: Es una obstrucción en el canal que hace que el líquido se estanque detrás de él y fluya sobre éste.

Para obtener la ecuación general del caudal en un vertedero, se considera que la altura de la superficie líquida aguas arriba es w, el desnivel entre la superficieinalterada de agua (antes del vertedor) y la altura w, es h, la velocidad uniforme de llegada del agua es Vo y si se desprecian las contracciones, se deduce que:
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Si w es muy grande, entonces; H ’ h.
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Si Vo2 / 2g es despreciable, la velocidad en cualquier punto de la sección es:
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Por lo tanto, el caudal a través de un área determinada es:
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Finalmente, laexpresión general del caudal para un vertedero rectangular será:
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Donde μ es el coeficiente de descarga que considera la pérdida de energía.

Para un vertedero triangular;

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Luego, con los mismos supuestos y metodología anterior; se obtiene que la ecuación del caudal para el vertedero en estudio es:

Q = ∫vdA

Q = (8/15)μZ²√(2gz)

No está de más renombrar el significado delas variables,
μ = coeficiente de descarga.
b = ancho del espejo de agua.
Z = columna de agua que está pasando por el vertedero.

En nuestro laboratorio, debido a que se trabaja con un vertedero en particular, se consideraron los siguientes valores como constantes:
|μ |= |0.63 |
|b |= |6.0 (cm) |
|ho |= |4.7 (cm) |
|h1 |= |6.0...