Vertedor cimacio

PRÁCTICA No 1
VERTEDOR TIPO CIMACIO, SECCIÓN CRÍTICA Y SIMILITUD DINÁMICA

INTRODUCCIÓN
El caudal en un canal abierto puede ser medido mediante un vertedor, que es una obstrucción hecha en el canal para que él liquido retroceda un poco atrás y fluya sobre o a través de ella. Si se mide la altura de la superficie liquida de la corriente arriba es posible determinar el caudal. Los vertederos,construidos con una hoja de metal u otro material, que permitan que el chorro o manto salgan libremente reciben el nombre de vertederos de pared delgada.
El vertedero triangular es preferido cuando las descargas son pequeñas, porque la sección transversal de la lámina vertiente muestra de manera notoria la variación en altura.
La relación entre la descarga y la altura sobre la cresta delvertedero, puede obtenerse matemáticamente haciendo las siguientes suposiciones del comportamiento del flujo:

1. Aguas arriba del vertedero el flujo es uniforme y la presión varía con la profundidad de acuerdo con la hidrostática (p=rgh).
2. La superficie libre permanece horizontal hasta el plano del vertedero y todas las partículas que pasan sobre el vertedero se mueven horizontalmente (enrealidad la superficie libre cae cuando se aproxima al vertedero).
3. La presión a través de la lámina de líquido o napa que pasa sobre la cresta del vertedero es la atmosférica.
4. Los efectos de la viscosidad y de la tensión superficial son despreciables.
Estas suposiciones conducen al siguiente modelo de flujo ideal:
Ecuación para un vertedero rectangular de pared delgada:
A continuación sedefinen los términos comúnmente utilizados en la descripción de los flujos a través de vertederos la figura ilustra dichos términos

Donde:
b: Longitud  de la cresta del vertedero.
B: Ancho del canal de acceso
h: Carga del vertedero. es el desnivel entre la superficie libre de aguas arriba y la cresta del vertedero
a: carga sobre la cresta
P: Altura o cota de la cresta, referida al fondo delcanal
Z: Espesor de la lamina de agua, aguas abajo del vertedero
L : Distancia mínima, aguas arriba del vertedero, a la cual se coloca el medidor de niveles (limnimetro). L.mayor o igual que 5h.
e: Espesor de la pared del vertedero
H: Espesor de la  lámina de agua, aguas arriba del vertedero.

OBJETIVO:
Conocer este tipo de vertedores. Comprobar en el laboratorio que el perfil del mismocoincide con la trayectoria del agua reduciendo así las pérdidas por fricción y mejorando la descarga; así mismo, calcular la sección crítica. Familiarizarse con la similitud dinámica y escalas modelo-prototipo.

EQUIPO UTILIZADO:
Mesa hidrológica, flexómetro, nivel de mano, marcador.

PROCEDIMIENTO
1.- Quitar la compuerta de descarga del tanque de aforo lateral (Fig. 1).

2.-Abrir laválvula D, encender la bomba, estabilizar el flujo de manera que exista un tirante sobre el vertedor triangular comprendido entre 4 y 8 cm. (Figura 2).


3.-Aforar el gasto en el vertedor triangular.

4.- Medir el tirante crítico sobre la sección critica del vertedor tipo cimacio (Figura 3).

5.- Medir la carga H sobre el vertedor tipo cimacio, así como el parámetro de la cresta vertedora P(Figura 3).

6.- Medir la longitud de cresta del vertedor, L, al igual que el ancho de canal de salida, b.

7.- Medir el tirante en las secciones 1, 2 y 3. (Figura 3)

8.- Se apaga la bomba y se cierra la válvula D.

Datos obtenidos en el laboratorio

Vertedor triangular:
h0=145.5 mm
h1=59.3 mm
B=17.5cm
θ=90°

Vertedor tipo cimacio
Yc=4.61 cm
b=9.754 cm
L=67.5 cm
H=5.7 cmP=9.5 cm

Tirantes en las secciones 1,2 y 3
Y1=3.06 cm
Y2=2.13 cm
Y3=1.576 cm

CÁLCULOS
1.- Cálculo del gasto en el vertedor tipo cimacio
Q=CbH3=20.09754m(0.057m)3=0.002654m3s

2.- Cálculo del gasto en el vertedor triangular
Q=8152gμKh5
Donde:
Θ= ángulo de abertura del vertedor triangular
H= carga sobre el vertedor triangular en mh= h0-h1
g = aceleración de la gravedad = 9.81...