Molinete

AFORO DE UN CANAL CON MOLINETE.

OBJETIVOS

Medición del gasto o caudal de un fluido que circula por un canal, mediante el uso de un molinete.

EQUIPO

Cronometro : 0.01 s
Cinta métrica : 0.1 cm
Un canal rectangular.
Un molinete con hélice número 5.

MARCO TEORICO

El molinete es un aparato que consiste de un elemento rotatorio o una hélice que gira al rededorde un eje horizontal por la acción de una corriente fluida que actúa sobre ella, es valida para aforar ríos, canales, quebradas, etc.
Las casas constructoras de molinetes relacionan la velocidad V(m/s) de un fluido con la velocidad angular N (revoluciones por minuto) del molinete mediante una ecuación de la forma 
V = a + bN
donde a es la velocidad de arranque necesaria para superar elrozamiento y b un coeficiente de corrección. Los valores de a y de b dependen del tipo de molinete y de la velocidad de rotación (angular) del mismo.
En nuestro caso utilizaremos un molinete de hélice número 5, de diámetro 30 mm, pitch de 0,05m y cuyas ecuaciones de calibración son

Sí N ( 6.32 V = 0.0550 * N + 0.054
Sí N ( 6.32 V = 0.0588 * N + 0.030
[pic]

Fig. 1 Molinete y esquema de unadistribución de velocidades en un canal.
Como la velocidad de un fluido en un canal, no es uniforme en toda la sección, es necesario, determinar en varios puntos para multiplicarla por sus respectivas áreas tributarias y establecer su sumatoria para obtener el gasto total, QT .

De acuerdo con el tamaño del canal o río, se puede hacer las lecturas de la siguiente forma :

1. Se divide el caudal envarias secciones verticales imaginarias y se toman las lecturas en puntos a separación constante, al 20%, 40%, 60% y 80% de la profundidad de flujo.

[pic]

Fig. 2 División imaginaria del canal .

Para la determinación del caudal en la sección que ilustra la figura 2 se procede de la forma siguiente :

1. Se calcula la velocidad media para cada vertical.

[pic]

Esta formula nospermite calcular la velocidad media para la primera alineación vertical mostrada en la figura 4. Tomando en cuenta que la velocidad en las paredes y en el fondo es cero y que la VA = VB , dado que en la superficie libre (punto A) no se puede emplear el molinete.

2.Se calcula la velocidad media en cada sección.

[pic]

3. Se calcula el caudal en cada sección :

[pic]

donde :

[pic]

4. Secalcula el caudal total :

[pic]

Procedimiento

1.- Se abrió la llave de alimentación del canal y por diferencia entre las lecturas de fondo y superficie determine la altura H.

2.- Se dividió la anchura del canal en un número suficiente de secciones iguales.

3.- Con el molinete se tomo el número de revoluciones en cada vertical al 20%, 40%, 60%, y 80% de la altura H.

4.- Se midióel caudal mediante un vertedero, situado aguas abajo, cuya ecuación de calibración es [pic], donde Q es el caudal total y H es el nivel de la superficie libre horizontal por encima de la cresta ; A (A=1.166) y n (n=1.52) son coeficientes numéricos.

5.- Se tomó nota de las ecuaciones de calibración del molinete.

CAlculos

1.- Número de revoluciones :

|Fila |H (m)|Columna 0 |
|1 |114 |0 |
|2 |114 |0 |
|3 |121 |0 |
|4 |128 |0 |
|5 |131 |0 |
|6 |0 |0 |Leyenda :
Fila : Número de la fila horizontal.
H : Altura de la fila.
Columna 0 : Número de revoluciones para cada medición vertical en la columna 0.

2.- Velocidad angular :

[pic]

Resultados
|Fila |N0 (rev/s) |
|Vm Columna I (m/s) |0,2458 |
|Vm Columna II (m/s) |0,2442...