OBJETIVO:
OBJETIVO: OBSERVAR EL COMPORTAMIENTO DEL AGUA DURANTE OBSERVAR EL COMPORTAMIENTO DEL AGUA DURANTE EL FLUJO EN CONDUCTOS ABIERTOS.
EL FLUJO EN CONDUCTOS ABIERTOS.
SEMANA #8
-SEMANA #8 - IIII SEMESTRE 2013 SEMESTRE 2013
PRACTICA #8 PRACTICA #8
FLUJO EN CANALES
FLUJO EN CANALES
El equipo de visualización del flujo en canales es un El equipo de visualización del flujo en canales es un accesorio del banco hidráulico, que consiste en un accesorio del banco hidráulico, que consiste en un canal transparente de metacrilato dotado de un canal transparente de metacrilato dotado de un rebosadero en la parte superior y una placa regulable rebosadero en la parte superior y una placa regulable en el extremo de la descarga. Dicha placa permite en el extremo de la descarga. Dicha placa permite regular el nivel del flujo.
regular el nivel del flujo.
El agua es suministrada al canal desde la boca de El agua es suministrada al canal desde la boca de impulsión del banco o Grupo, mediante una tubería impulsión del banco o Grupo, mediante una tubería flexible, pasando a través de un deposito de flexible, pasando a través de un deposito de amortiguamiento que elimina turbulencias.
amortiguamiento que elimina turbulencias.
Dispone de un sistema de inyección de colorante, Dispone de un sistema de inyección de colorante, que consta de un deposito, una válvula de control de que consta de un deposito, una válvula de control de flujo y unas agujas que permiten una mejor flujo y unas agujas que permiten una mejor visualización
visualización del del flujo flujo alrededor alrededor de de los los diferentesdiferentes modelos hidrodinámicos colocados en la parte modelos hidrodinámicos colocados en la parte central del canal.
central del canal.
El equipo permite su nivelación mediante patas El equipo permite su nivelación mediante patas ajustables. Se suministran varios modelos ajustables. Se suministran varios modelos hidrodinámicos para el estudio de los flujos hidrodinámicos para el estudio de los flujos alrede-dor de estos.
dor de estos.
Capacidad del deposito: 0.30 litros. Capacidad del deposito: 0.30 litros. Anchura/longitud: 15/63
Anchura/longitud: 15/630mm0mm Profundidad
Profundidad aproximada aproximada del canal: del canal: 150mm150mm
DESCRIPCION DEL EQUIPO
DESCRIPCION DEL EQUIPO
VARIABLES EN ESTUDIOVARIABLES EN ESTUDIO
H = altura de la
H = altura de la cresta delcresta del vertedero.
vertedero.
V = velocidad del fluido V = velocidad del fluido dentro del canal.
dentro del canal. g =
g = gravedad especifica..gravedad especifica.. Q = caudal Q = caudal Cw = coeficiente del Cw = coeficiente del vertedero. vertedero. N NRR = = numero numero dede Reynolds. Reynolds. PALABRAS PALABRAS CLAVES CLAVES 1. Lamina de 1. Lamina de vertiente. vertiente. 2. Lamina 2. Lamina 3. Lamina 3. Lamina 4. Lamina 4. Lamina 5. Vertedero. 5. Vertedero. 6. Vertedero de 6. Vertedero de Pared Gruesa Pared Gruesa 7. Vertedero de 7. Vertedero de Pared delgada. Pared delgada. PARTES DE EQUIPO PARTES DE EQUIPO 1. 1. Deposito.Deposito. 2.
2. Válvula de Con Válvula de Control.trol.
3.
3. Agujas. Agujas.
4.
4. Deposito de Metacrilato.Deposito de Metacrilato.
5.
5. Colorantes.Colorantes.
6.
6. Modelos hidrodinámi-Modelos hidrodinámi-cos: Dos alargados, dos cos: Dos alargados, dos circulares de 25 y 50mm circulares de 25 y 50mm de diámetro.
de diámetro.
7.
7. Rectángulo de VariasRectángulo de Varias Aristas redondeadas Aristas redondeadas.. 8. 8. Cuña.Cuña. Especificaciones: Especificaciones:
OBJETIVO:
1. Demostrar el fenómeno asociado con el flujo en un canal abierto.
Con este fenómeno se estudia una nueva aplicación del teorema de bernoulli; el fenómeno del derrame o vertido de un liquido cuando desborda por encima de una pared llamada en este caso:
La aplicación principal de los vertederos consiste en la medida de caudales, pudiendo tener diversas formas como rectangular, trapezoidal, triangular.
Colocar el modelo a utilizar en el canal utilizando los tornillos de sujetación suministrados. El modelo
se colocará en el orificio destinado para tal fin en parte inferior del canal.
En caso de no emplearse ningún modelo habrá que poner tornillos suministrados para esta situación. para la realización de las practicas se tapará con el tornillo el agujero no utilizado.
Se recomienda utilizar un tinte vegetal con densidad similar a la del agua para que las líneas de flujo
sean nítidas.
control de la tinta cerrada. Ajustar el flujo a través del canal con la válvula de control de Banco Hidráulico y regulando la compuerta de salida del canal. Para el estudio de vertederos levantar la placa regulable hacia arriba, de modo que el agua no encuentre obstrucción en el desagüe. Según aumente-mos el caudal con la válvula de control de flujo del Banco Hidráulico bajareaumente-mos la placa regulable para que el agua no rebosa por la parte superior del canal.
Para ver la visualización de las líneas de flujo con mayor precisión y claridad se puede colocar una hoja en blanco por la parte trasera del canal.
Medir las alturas aguas arriba del vertedero para diferentes caudales. Tomar nota del caudal propor-cionado por el Banco Hidráulico.
LABORATORIO 1 - DERRAME DE LIQUIDOS POR VERTEDERO DE PARED DELGADA.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
VERTEDERO.
Poner en marcha la bomba para que el agua empiece a circular por el canal, estando la válvula de
DESARROLLO DE LA PRACTICA.
1. Se va a analizar el flujo en vertederos despreciando la fricción utilizando la teoría potencial.
2. Se va a estimar la distribución de velocidades V 2(h), por encima del vertedero mediante la ecuación
de Bernoulli referida al punto 1 agua arriba de la figura.
Entonces, el caudal sobre el vertedero es aproximadamente: si integramos la velocidad se obtiene:
Donde se acepta que la superficie libre tiene una altura de 2H/3 por encima del vertedero. Normalmen-te, la altura cinética aguas arriba es despreciable, por lo que se empleará la siguiente ecuación:
Para diferentes caudales introducidos, comprobar que se cumple esta relación. Si no es así, ¿ a qué puede ser debido?
Para esta cuestión se tomarán datos de caudales proporcionados por el banco hidráulico
En la formula anterior, aunque es correcta, el coeficiente 0.81 es demasiado elevado. Generalmente, se emplea la ecuación, en la que se introduce un coeficiente de vertedero, Cw:
Conocida la altura para diferentes caudales, determinar el coeficiente del vertedero de pared delgada.
La formula anterior fue obtenida en 1929 por T. Rehbock, quedando de la siguiente manera:
Siendo Y la altura del vertedero y H la altura medida sobre el canal. ¿Coincide la formula de Rehbock con los valores experimentales obtenidos?.
Las formulas anteriores deteminar caudales específicos, a partir de la altura del vertedero, la profundi-dad aguas arriba medida y la anchura del vertedero para estimar el caudal total.
Coinciden los caudales hallados experimentalmente tomando el vertedero como medidor del caudal con los caudales proporcionados con el banco hidráulico, si hay diferencias, ¿ a que pueden ser debidas?.
DESARROLLO DE LA PRACTICA.
OBJETIVOS: Demostrar el fenómeno asociado con el flujo en un canal abierto.
1. El otro modelo suministrado sirve para estudiar el la
ex-periencia muestra que al pasar el liquido por un vertedero de pared gruesa, la superficie libre del mismo desciende. Los pasos a seguir a funcionamiento del equipo se refiere, son los mismos que los anteriormente descritos por la practica 1.
2. En el vertedero de pared gruesa se crea una corriente unidimensional de condiciones próximas a las
críticas. Si aplicamos la ecuación de bernoulli aplicada aguas arriba hasta la parte superior del vertedero se obtiene:
Siendo V c 2
= gYc, la ecuación anterior de simplica a:
En la que se emplea la misma hipótesis que para un vertedero de pared delgada. Despreciando la carga aguas arriba, se obtiene la ecuación a emplear.
Para las medidas tomadas de las alturas de aguas arriba, comprobar que los caudales obtenidos median-te el uso de esta última formula y los obmedian-tenidos directamenmedian-te por el Grupo o Banco Hidráulico. ¿ Son iguales? Si no lo son, ¿a qué puede ser debido esta diferencia?
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
más correcto emplear una formula a la que se le haya introducido un coeficiente de vertedero. El coeficiente teórico es Cw = 3-1/2
= 0.577. y la formula
recomendada es:
Comprobar a partir de los valores medidos de la altura aguas arriba del vertedero y de la altura del vertedero el valor del coeficiente.
Calcular el caudal tomando el vertedero como medida de caudal.
CUESTIONES
LABORATORIO 1 DERRAME DE LIQUIDOS POR VERTEDERO DE PARED DELGADA.
