PIA - Lab Mec de Fluidos - Gera Torres (6)

Vista previa del material en texto

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN
 FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS
PRODUCTO INTEGRADOR – VERTEDORES
 DÍA: MARTES HORA: V5 
FECHA:
 SAN NICOLÁS DE LOS GARZA, N.L. A 19 DE NOVIEMBRE DE 2022
INTRODUCCIÓN
Obtener resultados sobre medidas, ya sea en hidrografía, en hidráulica o en los procesos industriales es de vital importancia junto con la presión, el volumen, la velocidad y caudal.
Es por ello que las aplicaciones son frecuentes para mediciones de los niveles de estanques y recipientes de todo tipo en canales, pozos o vertederos, por mencionar algunos ejemplos.
Estas medidas sirven para determinar el contenido de los tanques para llegar a accionar dispositivos de alarma y seguridad en los recipientes a presión, para el accionamiento de válvulas y vertederos en la regulación de las centrales hidroeléctricas, para la determinación de la altura de la lámina en vertederos de medidas.
En la industria química la medida de nivel se requiere para determinar la cantidad exacta de líquidos que hay que administrar en un proceso de mezcla; todo esto para finalmente conocer las medidas del nivel de fluido en los procesos de destilación.
Es por ello que los avances que han ido sucediendo a lo largo del tiempo han ido simplificando todas estas labores para hacerlas más sencillas para la sociedad con el fin de obtener resultados mucho mejores y más precisos que antes.
Los aparatos y las herramientas que se utilizan para medir ciertas características de alguna propiedad en específico han ido cambiando, ya sea implementándoles algún aditamento práctico o incluso fabricar alguno completamente nuevo, conservando quizás alguna característica que ya tenía pero con ciertas mejoras.
De acuerdo con afirmaciones dadas en el pasado, la presión representa la intensidad de la fuerza que se ejerce sobre una unidad de área de la superficie considerada. Cuanto mayor sea la fuerza que actúa sobre una superficie dada, mayor será la presión y cuando menos sea la superficie para una fuerza dada, menor será la presión resultante.
MARCO TEÓRICO
LOS VERTEDORES
Un vertedor 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.
Se pueden emplear para mantener un nivel aguas arriba que no exceda un valor límite en un almacenamiento de agua o un canal o bien, para medir el caudal transportado por un canal. Es fácil fabricarlos y para calcular el caudal simplemente es necesario conocer la carga de agua “H” que esté pasado por el vertedero en determinado momento y utilizar la ecuación que corresponda, según el tipo de vertedor.
Existen variadas formas y disposiciones de vertedores lo que determina su comportamiento hidráulico, siendo muchos los factores que pueden servir de base para su clasificación.
· Por su forma:
Pueden ser, entre muchas otras, vertedores rectangulares, triangulares y trapezoidales.
· Por el espesor de la pared: 
Vertedores de pared delgada: La descarga se efectúa sobre una placa con perfil de cualquier forma, pero con arista aguda.
Vertedores de pared gruesa: con e > 0,5H.
ECUACIÓN GENERAL DEL GASTO
Se considera un vertedero de pared delgada y sección geométrica como se observa en la figura de abajo, cuya cresta se encuentra a una altura w, medida desde la plantilla del canal de alimentación. El desnivel entre la superficie inalterada del agua, antes del vertedero y la cresta, es h y la velocidad uniforme de llegada del agua es de VO, de tal manera que:
Si w es muy grande, es despreciable y H = h.
Aplicando la ecuación de Bernoulli para una línea de corriente entre los puntos 0 y 1 de la figura se obtiene la velocidad en cualquier punto.
TIPOS DE VERTEDORES
Vertedor de pared delgada: Los vertederos de paredes delgadas son vertederos hidráulicos, generalmente usados para medir caudales. Para obtener resultados fiables en la medición con el vertedero de pared delgada es importante que: 
· Tenga la pared de aguas arriba vertical.
· Esté colocado perpendicularmente a la dirección de la corriente.
· La cresta del vertedero sea horizontal o, en el caso de que ésta sea triangular, la bisectriz del ángulo esté vertical.
Entre los cuales se encuentran:
Vertedor rectangular: Es uno de los más sencillos para construir por lo que es uno de los más utilizados, puede tener contracciones. 
Para esta forma de vertedero la ecuación general es del tipo x=b/2 donde b es la longitud de la cresta.
Tienen características específicas de funcionamiento hidráulico y condiciones de instalación en sitio.
Se pueden encontrar en los canales, esto se debe a la facilidad de construcción y operación.
Vertedor rectangular con contracciones laterales: Cuando el vertedor rectangular se encuentra al centro de un canal de ancho B mayor que la longitud de su cresta b, se producen contracciones laterales semejantes a las de un orificio, por lo que es necesario hacer una modificación a la ecuación y utilizar la carga total.
Algunos investigadores han utilizado la siguiente forma de la relación con trabajo experimental han obtenido expresiones para m, como la de Francis, que introdujo el efecto de la contracción de la lámina vertiente que es la más utilizada. 
Haciendo la sustitución correspondiente, el gasto sobre el vertedor se obtiene con las siguientes variables:
· Q = Caudal que fluye por el vertedero, enm3/s
· b = Ancho de la cresta, en m
· h = Carga del vertedero, en m
· n = Número de contracciones (0, 1 o 2)
Vertedor triangular: Permite obtener medidas más precisas de las alturas de carga (h) correspondientes acaudales pequeños. Se recomienda utilizar los que tienen forma isósceles. Cuando el vertedero es de sección triangular simétrica respecto del eje vertical y con un ángulo en el vértice, se obtiene el valor de x de la ecuación.
Para medir pequeños gastos, el vertedero triangular es más preciso que el rectangular, puesto que, para un mismo caudal, los valores de h son mayores.
Tienen poca influencia la elevación de la cresta y el ancho del canal de aducción sobre el coeficiente de descarga, Cd, debido a la relativa pequeñez de la escotadura, además de que la altura de la cresta hace poco sensible la influencia de la velocidad de aproximación, Vo.
La poca variación de Cd en los vertederos triangulares los hace recomendables para el aforo de gastos inferiores a 30 l/s con cargas entre 6 y 60 cm.
Son muy sensibles a cualquier cambio en la rugosidad de la placa, por lo cual las ecuaciones anteriores son válidas para placas de vertedero lisas.
Vertedor trapezoidal: El gasto de un vertedor trapezoidal se puede calcular suponiendo la suma del gasto correspondiente a uno rectangular con longitud de cresta b y el triangular formado con las dos orillas. Esto quiere decir la suma de las ecuaciones correspondientes.
También es conocido como Cipolletti en honor a su inventor, el Ingeniero italiano Cesare Cipolletti. Dicho inventor procuró determinar un vertedero que compensara el decrecimiento del caudal debido a las contracciones laterales por medio de las partes triangulares del vertedero, con la ventaja de evitar la corrección en los cálculos.
Vertedero circular: Su utilización es menos común que los anteriores, presentando como ventajas: la facilidad en su construcción, así como no requerir el nivelamiento de su cresta debido a su forma geométrica. Para este tipo de vertederos, en diversos manuales se presenta la ecuación F92 para obtener el caudal en m3/s.
Vertedores de pared gruesa: Cuando e/h < 0.67, el chorro se separa de la cresta y el vertedor funciona como uno de pared gruesa; cuando e/h > 0.67, la lámina vertiente se adhiere a la cresta del vertedor y su funcionamiento es diferente. En un vertedor de pared gruesa sin contracciones, el gasto puede determinarse con el procedimiento de Bazin, que introduce un coeficiente de reducción a la ecuación utilizada para vertedores rectangulares sin contracciones de pared delgada.
También es llamadovertedero de cresta ancha. Cualquier vertedero es considerado de pared gruesa, cuando la cresta es suficientemente gruesa para que en la vena adherente se establezca el paralelismo de los filetes.
VENTAJAS DE ESTE TIPO DE VERTEDORES
· Dispone de estándares universales. Es un sistema de medición de gran aceptación.
· Hay numerosos tipos de vertederos disponibles para un amplio campo de valores de caudal.
· La incertidumbre en la medición es típicamente de ± 2 y ± 4%.
· Resultan prácticamente inmunes a perturbaciones corriente arriba.
· Su construcción es sencilla.
TOMA DE DATOS
	hc
(cm)
	hm
(cm)
	H
(cm) 
	Qt
(m3/seg)
	v
(m3)
	t
(seg)
	QR
(m3/seg)
	Cd
	0
	2.5
	2.5
	28.88
	0.5x10-3
	2.04
	0.0002450
	0.0000084
	0
	2
	2
	20.67
	0.5x10-3
	2.44
	0.0002049
	0.0000099
	0
	1.5
	1.5
	13.42
	0.5x10-3
	2.69
	0.0001858
	0.000013
	0
	1
	1
	7..29
	0.5x10-3
	3.13
	0.0001597
	0.000021
CONCLUSIÓN
Tener el debido conocimiento sobre el correcto uso y cómo reaccionan cada uno de los distintos tipos de instrumentos que se utilizan para hacer la medición de las diferentes presiones que se puedan llegar a querer saber, ya sea para su uso en la vida diaria como en la industria, tiene su importancia ya que podría significar la diferencia entre conocer el resultado correcto y por lo tanto obtener un dato erróneo en la realización de la tarea o trabajo en la industria.
Por lo cual aparte de que algunas empresas dan la debida capacitación a sus empleados sobre la utilización de sus diversos instrumentos o maquinaria, también tiene su debida relevancia inspeccionar y revisar todo antes y después de realizar la tarea requerida, con el fin de detectar la posible falta de algún material o aditamento del mismo instrumento y evitar errores en las mediciones o hasta posibles riesgos dependiendo del equipo utilizado.
Es esencial realizar un efectivo control del mantenimiento. Como con cada tipo de instrumentos, se deben tener reglas estandarizadas que regulen la compra, capacitación del personal, almacenaje, mantenimiento e inspección periódica.
FUENTES DE INFORMACIÓN
· http://bdigital.unal.edu.co/12697/31/3353962.2005.Parte%206.pdf