Vertedero

1. Resumen.
En el desarrollado laboratorio se fueron evaluados los aspectos hidráulicos respecto de tres tipos de vertedero, rectangular, triangulares en 90° y 60°. Mediante un canal abastecido por una bomba centrifuga propia del banco hidráulico se mantenía el caudal constante el que junto con el grupo curso y trabajando en equipo medimos el caudal descargado para ciertos intervalos de tiempo,“esto se hizo para cada vertedero.” El valor obtenido de caudal descargado o caudal real nos permitió evaluar el coeficiente de descarga ya que conocíamos el caudal teorico en base a las dimensiones de cada vertedero.
2. Objetivos
2.1 Objetivo general:
El objetivo principal es determinar la influencia de geometría del vertedero es decir de sus dimensiones en el flujo del fluido que pasa porel vertedero.
Mediante el cálculo de los caudales teóricos y reales para cada vertedero, determinar el coeficiente de descara para cada uno de ellos y decidir cuál de ellos presenta un nivel de descarga mas óptimo
Comprender el funcionamiento de un vertedero, su utilidad y funcionamiento.
3. Planteamiento
3.1 Descripción de la Modelación Matemática Básica y aspectos teóricos relevantes.
Unvertedero es un dique o pared que intercepta una corriente de un líquido con superficie libre, causando una elevación del nivel del fluido aguas arriba de la misma. Los vertederos se emplean bien para controlar ese nivel, es decir, mantener un nivel aguas arriba que no exceda un valor límite, o bien para medir el caudal circulante por un canal. Como vertedero de medida, el caudal depende de laaltura de la superficie libre del canal aguas arriba, además de depender de la geometría; por ello, un vertedero resulta un medidor sencillo pero efectivo de caudal en canales abiertos. Hacia esta segunda aplicación está enfocada la presente práctica.
Existen diferentes tipos de vertederos, como rectangulares, triangulares, circulares, en los cuales la diferencia es principalmente geométrica. Paraefectos prácticos vamos a considerar un vertedero de sección rectangular y dos de sección triangular pero de diferentes ángulos como se muestran a continuación
Vertedero (a) rectangular; (b) trapezoidal; (c) triangular; (d) parabólico.
Los vertederos a usar son los siguientes:
Vertedero rectangular.
Se considera un canal abierto a un conducto con una superficie libre, que siempre está apresión atmosférica. El flujo en canales abiertos tiene lugar en ríos, arroyos, acequias, desagües, etc.
Para los casos en los que el canal abierto sea horizontal o tenga una pequeña pendiente, se puede aplicar la ecuación de la conservación de energía de Bernoulli entre dos puntos de una misma línea de corriente.
(1)
Para calcular la velocidad, calculamos la ecuación de Bernoulli (despreciando lasperdidas), con respecto a un punto 1 aguas arriba y un punto 2. Como la velocidad en el punto 1 es muy pequeña, se considera V1 = 0. Además como no existe diferencia de presión debido a que las líneas de corriente son paralelas, por lo tanto P2 = Patm. = 0
Como el fenómeno describe lo siguiente de acuerdo a La geometría mostrada en la imagen anterior pone de relieve que:
(2)
Sustituyendo lasexpresiones (2) en la ecuación (1), se obtiene la velocidad en la vena contracta
El caudal teórico de este sistema, se calcula a través de un elemento diferencial como el mostrado en el dibujo, de longitud L. por lo tanto el caudal teórico queda expresado como:
Integrando
Para calcular el caudal real se debe tener en cuenta la perdida por fricción, lo que obviamente disminuye su magnitud enrelación al caudal real. Esto puede calcularse se introduce un corrector de descarga en la ecuación anterior, el cual se determina experimentalmente.”
Y como sabemos de experimentos anteriores el coeficiente de descarga es:
Normalmente el coeficiente de descarga suele tomar valores comprendidos entre 0.64 y 0.79, y es disminuye mas cuanto menor es H frente a la altura Y del vertedero
Vertedero...