UNIVERSIDAD RICARDO PALMAFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA
PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILLABORATORIO DE INGENIERIA
HIDRAULICA
CURSO: MECANICA DE FLUIDOS
PROFESOR: ING. MOGROVEJO GUTIERREZ RUBN ESA
TEMA: CALIBRACION DE ORIFICIOS DE AFORO EN CANALES
GRUPO: 02
ALUMNO: SANDRO CASAS DE LA CRUZ CODIGO: 201021210
INDICE
1. INTRODUCCION
2. OBJETIVOS DEL LABORATORIO
3. RECURSOS DEL LABORATORIO
4. PROCEDIMIENTOS
5. CALCULOS Y RESULTADOS
6. ANEXO
7. CONCLUSIONES
8. BIBLIOGRAFIA
1. INTRODUCCION:El estudio de propiedades hidrulicas en orificio
implica deducir las caractersticas que definen propiedades tales
como gasto, velocidad, perfiles de chorro, etc. Tomando en cuenta
las siguientes variables-Tipo de orificio (si se ubica en canal,
tanque o tubera)-Forma de orificio (circular rectangular,
etc.)-Tipo de pared (gruesa, delgada)-Aditamento, por ejemplo un
tubo corto .Las compuertas hidrulicas son aberturas practicadas en
las estructuras hidrulicas para permitir el paso de agua y que
incluyen por lo general medios para regular su gasto afluente,
condicin que tienen las propiedades hidrulicas de los orificios,
que pueden ser de descarga libre o sumergida. Ciertas compuertas de
control en canales pueden llamarse compuertas bajo flujo Debido a
que el agua pasa por debajo de la estructura. Al disear tales
compuertas se debe tener en cuenta la relacin altura-descarga y la
distribucin de la presin sobre las superficies de la compuerta para
diversas posiciones de esta. 2. OBJETIVOS DEL LABORATORIO: Obtener
los coeficientes de correccin del aforo de un orificio rectangular
de fondo con flujo con descarga semi confinada.Cv = coeficiente de
velocidad.Cc = coeficiente de contraccin. Cg = coeficiente de
gasto. Comparar los coeficientes de orificio rectangular obtenidos
experimentalmente con los coeficientes de orificios circulares.
3. RECURSOS DEL LABORATORIO:- Canal de pendiente variable.-
Compuerta plana.- Rotmetro.- Wincha. 4. PROCEDIMIENTOS: Medir las
caractersticas del orificio y el grosor de la pared: apertura del
lado menor del orificio, ancho del orificio, espesor de la pared.
Establecer un caudal en el canal y esperar que el nivel de la
superficie de agua (H), aguas arriba de la compuerta se haga
constante. Aguas abajo del orificio a la distancia de 3/5 de a,
medir la profundidad e de la varia de agua que sale del orificio. e
es la profundidad contrada y siempre e menor que a. Medir las
profundidades H y e de aguas arriba y aguas abajo del orificio.
Tomar el caudal que indica el rotmetro, mediante la ecuacin de
continuidad obtener la velocidad del flujo que sale del orificio
(estas sern las velocidades reales Vr). Repetir el procedimiento
con cinco caudales diferentes.
Con los datos de la prctica obtener:
CLASIFICACION DE ORIFCIOS:
Coeficiente de velocidad (Cv):
Coeficiente de contraccin:
Coeficiente de gasto:
Calculo de coeficiente de gasto mediante relacin de altura del
agua con la altura de la rea terica.
5. CALCULOS Y RESULTADOS:aANCHO ORIFICIO (m)0.030
bBASE DE ORIFICIO (m)0.300
AtaxbAREA TEORICA(m2)0.009
lUBICACIN e (m)=3a/50.018
Ar= e * b (m2) Qr=Ar * Vr (m3/s)ENSAYO
N1H(m)e(m)b(m)Ar(m2)Q(m3/h)Q(m3/s)Vr(m/s)
10.1000.0220.30.0066200.00560.84
2 0.1380.0220.30.0066250.00691.05
30.2450.0210.30.0063300.00831.32
40.260.0210.30.0063350.00971.54
50.290.0200.30.0060400.01111.85
At= a * b (m2) Qt = At * Vt (m3/s) Cc=e/a
ENSAYO N1H(m)Vt(m/s)Vr(m/s)Cve(m)a(m)CcCg
10.1001.400.840.600.0220.0300.730.44
20.1381.651.050.640.0220.0300.730.47
30.2452.191.320.600.0210.0300.700.42
40.2602.261.540.680.0210.0300.700.48
50.2902.391.850.780.0200.0300.670.52
ENSAYO N1e(m)Vr(m/s) (m2/s)REYNOLDS
10.0220.841.33E-0613923.70
20.0221.051.33E-0617404.62
30.0211.321.33E-0620885.55
40.0211.541.33E-0624366.47
50.0201.851.33E-0627847.40
Cv,Cc,Cg vs Numero de Reynolds
Cv vs Numero de Reynolds
6. ANEXO: El vertedero hidrulico o aliviadero es una estructura
hidrulica destinada a permitir el pase, libre o controlado, del
agua en los escurrimientos superficiales; siendo el aliviadero en
exclusiva para el desage y no para la medicin. Existen diversos
tipos segn la forma y uso que se haga de ellos, a veces de forma
controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de
tormentas en presas.
Vertedero como elemento de canal:Los vertederos se usan
conjuntamente con las compuertas para mantener un ro navegable o
para proveer del nivel necesario a la navegacin. En este caso, el
vertedero est construido significativamente ms largo que el ancho
del ro, formando una "U" o haciendo diagonales, perpendicularmente
al paso. Dado que el vertedero es la parte donde el agua se
desborda, un vertedero largo permite pasar una mayor cantidad de
agua con un pequeo incremento en la profundidad de derrame. Esto se
hace con el fin de minimizar las fluctuaciones en el nivel de ro
aguas arriba.[1]Los vertederos permiten a los hidrlogos un mtodo
simple para medir el caudal en flujos de agua. Conocida la geometra
de la zona alta del vertedero y el nivel del agua sobre el
vertedero, se conoce que el lquido pasa de rgimen lento a rpido, y
encima del vertedero de pared gruesa, el agua adopta el calado
crtico.Los vertederos son muy utilizados en ros para mantener el
nivel del agua y ser aprovechado como lagos, zona de navegacin y de
esparcimiento. Los molinos hidrulicos suelen usar presas para subir
el nivel del agua y aprovechar el salto para mover las
turbinas.Debido a que un vertedero incrementa el contenido en
oxgeno del agua que pasa sobre la cresta, puede generar un efecto
benfico en la ecologa local del ro. Una represa reduce
artificialmente la velocidad del agua, lo que puede incrementar los
procesos de sedimentacin, aguas arriba; y un incremento de la
capacidad de erosin aguas abajo. La represa donde se sita el
vertedero, al crear un desnivel, representa una barrera para los
peces migratorios, que no pueden saltar de niveles.Los vertederos
pueden ser clasificados de varias formas: Por su localizacin en
relacin a la estructura principal: Vertederos frontales Vertederos
laterales Vertederos tulipa; este tipo de vertedero se sita fuera
de la presa y la descarga puede estar fuera del cauce aguas abajo.
(Vertedero tulipa descargando agua) Desde el punto de vista de los
instrumentos para el control del caudal vertido: Vertederos libres,
sin control. Vertederos controlados por compuertas. Desde el punto
de vista de la pared donde se produce el vertimiento: Vertedero de
pared delgada Vertedero de pared gruesa Vertedero con perfil
hidrulico Desde el punto de vista de la seccin por la cual se da el
vertimiento: Rectangulares Trapezoidales Triangulares Circulares
Lineales, en estos el caudal vertido es una funcin lineal del
tirante de agua sobre la cresta Desde el punto de vista de su
funcionamiento, en relacin al nivel aguas abajo: Vertedero libre,
no influenciado por el nivel aguas abajo Vertedero ahogado
Desde el punto de vista de su funcin principal Descarga de
demasas, permitiendo la salida del exceso de agua de las represas,
ya sea en forma libre, controlada o mixta, en este caso, el
vertedero es tambin conocido como aliviadero. Estas estructuras son
las encargadas de garantizar la seguridad de la obra hidrulica como
un todo; Como instrumento para medir el caudal, ya sea en forma
permanente, en cuyo caso se asocia con una medicin y registro de
nivel permanente, o en una instalacin provisional, para aforar
fuentes, o manantiales; Como estructura destinada al mantenimiento
de un nivel poco variable aguas arriba, ya sea en un ro, donde se
quiere mejorar o garantizar la navegacin independientemente del
caudal de este; o en un canal de riego donde se quiera garantizar
un nivel poco variable aguas arriba, donde se ubica una toma para
un canal derivado. En este caso se trata de vertederos de longitud
mayor que el ancho del ro o canal. La longitud del vertedero se
calcula en funcin de la variacin de nivel que se quiere permitir;
Como dispositivo para permitir la salida de la lmina superficial
del agua en decantadores en plantas potabilizadoras de agua; Como
estructuras de reparticin de caudales. Como estructura destinada a
aumentar la aireacin (oxigenacin) en causes naturales favoreciendo
de esta forma la capacidad de autodepuracin de sus aguas. En este
caso se trata siempre de vertederos de paredes gruesas, ms
asimilables asaltos de fondo
7. CONCLUSIONES:- La importancia de la variacin de los caudales
por medio del diferente tipo de aforo en este caso fue el de
compuerta semi abierta de forma rectangular
- Los coeficientes hallados en este laboratorio corrigen el
error generado .Se sabe que el caudal es constante en un fluido,
experimentalmente no cumple con lo terico por eso estos
coeficientes hallados rectifican el error
- EL flujo que se transporta cambia de intensidad al pasar la
compuerta se vuelve ms turbulento. Debido a que se le disminuye el
rea de trasporte.
- La prdida de energa generada por la friccin del fluido con la
compuerta.
7. BIBLIOGRAFIA:www.bdigital.unal.edu.co/5973/* Libro Shames*
Libro Robert Mott