LABORATORION°4

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE
HUAMANGA
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGÍA Y
CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
 
LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS II - IC 338
LABORATORIO N° 04: "VERTEDERO RECTANGULAR"
DOCENTE : Ing. QUISPE CUADROS, HERMES
INTEGRANTES:
1. AGUILAR HUICHO,Edgar
2. GARCIA QUISPE, David Sabino
3. GOMEZ HUAMANI, Jose Luis
4. QUISPE LIMAQUISPE, Yhon Milton
GRUPO : Jueves 6 p.m. - 8 p.m.
FECHA DE REALIZACIÓN: 03-06-2021
FECHA DE ENTREGA : 10-06-2021
AYACUCHO - PERÚ
2021
CAPÍTULO 0
 
CONTENIDO
1 OBJETIVOS 1
1.1 GENERALES: 1
1.2 ESPECÍFICOS: 1
2 FUNDAMENTO TEÓRICO 2
2.1 VERTEDEROS 2
2.1.1 FUNCIONES DE UN VERTEDERO . . .. . .. . .. . .. . .. . . 2
2.1.2 PARTES CONSTITUTIVAS DE UN VERT-
EDERO . . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . . 2
2.1.3 CLASIFICACIÓN DE VERTEDEROS . . .. . .. . .. . . 3
2.1.4 VERTEDERO RECTANGULAR . . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . . 6
2.1.5 PROTOTIPO DEL EXPERIMENTO. . .. . .. . .. . .. . .. . . 7
3 EQUIPOS E INSTRUMENTOS 8
4 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO: 9
4.1 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 9
4.2 RECOLECCIÓN DE DATOS 11
4.3 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS 12
5 CONCLUSIONES 13
Ingeniería Civil i
INTRODUCCIÓN
Con el estudio de MECÁNICA DE FLUIDOS, logramos conocer las propiedades de los
fluidos, interpretar las leyes que determinan su comportamiento para luego aplicar todos
estos conocimientos a situaciones prácticas.
Un vertedero consiste en una obstrucción en un canal, donde se obliga la descarga del fluido
represado, el cual pasa a través de una abertura con forma determinada. Los vertederos
son ampliamente utilizados para medir el caudal a través del canal; para ello se emplea la
relación entre el nivel de líquido aguas arriba del vertedero y el caudal circulante, es decir,
la altura de la superficies del líquido.
Existen varios tipos de vertederos. Para el desarrollo de ésta practica se utilizará un
vertedero en forma rectangular y se determinará los caudales de manera semiempírica y
real para luego comparar ambos resultados.
El grupo
Escuela Profesional de Ingeniería Civil
Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga
1
OBJETIVOS
1
1.1 GENERALES:
Realizar la calibración del vertedero de cresta delgada de forma rectangular.
Ver y conocer el comportamiento de los fluidos en contacto con los vertederos (en
este caso rectangular).
Aplicar los conocimientos aprendidos en el curso teórico.
1.2 ESPECÍFICOS:
Determinar el caudal con las fórmulas semiempíricas en vertedero rectangular y
comparar con el caudal real.
Estimar el coeficiente de descarga y compararlos con los reportados por otros
investigadores en la literatura.
Ingeniería Civil 1
12
FUNDAMENTO TEÓRICO
2
2.1 VERTEDEROS
Cuando un líquido tiene su superficie libre a cota superior a la de alguna pared del
contorno que lo contiene, vierte por ella a causa de la acción de la gravedad, dicha pared
se convertiría en un vertedero.
El vertedero o aliviadero es una estructura hidráulica destinada a permitir el paso libre
o controlado del agua de forma superficial, el agua vierte por este tipo de estructuras o
paredes como consecuencia de la acción de la gravedad.
2.1.1 FUNCIONES DE UN VERTEDERO
Los vertederos pueden tener diferentes funciones entre ellas tenemos:
Lograr que el nivel de agua en una obra alcance el nivel requerido para cualquier
otra función.
Puede constituir un elemento de seguridad, evacuando las aguas en exceso generadas
durante eventos de máximas crecidas.
Permitir el control del flujo de salida en estructuras hidráulicas, como azudes o
presas.
Controlar caudales y alcanzar una disolución entre aguas negras y aguas blancas en
colectores, desviando los caudales requeridos para la depuración.
Sistema para medición de caudales.
2.1.2 PARTES CONSTITUTIVAS DE UN VERTEDERO
Se denomina cresta, umbral o coronación a la parte más alta de la pared sobre
la que vierte el agua.
Paramentos del vertedero son las paredes o taludes que limitan la obra aguas
arriba y aguas debajo de ellas.
Perfil es la forma de su sección transversal
Altura del vertedero es la altura del paramento de aguas arriba, desde la coro-
nación hasta el fondo.
Lámina vertiente es la forma que adquiere el líquido en su vertido por el umbral.
Ingeniería Civil 2
CAPÍTULO 2 FUNDAMENTO TEÓRICO
 
Longitud de vertedero es la anchura en sentido normal a la lámina vertiente.
Carga h del vertedero es la altura del líquido sobre la coronación, debe ser medida
a cierta distancia del umbral o coronación, aproximadamente a 4h dado que por
aumento de la velocidad en este punto de la cresta, la lámina se deprime ligeramente.
2.1.3 CLASIFICACIÓN DE VERTEDEROS
Los vertederos se clasifican en atención a diversos aspectos:
Según el espesor de la pared:
Vertederos de pared delgada (e/h < 0.67).
Vertederos de pared gruesa o de cresta ancha (e/h≥ 0.67).
Figura 01: Tipos de vertederos según el espesor de la pared.
Los vertederos de pared delgada sirven para medir caudales con gran precisión, y los de
pared gruesa, como integrantes de una presa u otra estructura hidráulica, se utilizan para
controlar niveles, aunque también se pueden instrumentar como medidores de caudales.
Según su forma geométrica:
En vertederos de pared delgada:
(a) Rectangulares.
(b) Triangulares.
(c) Trapezoidales.
(d) Circulares.
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CAPÍTULO 2 FUNDAMENTO TEÓRICO
 
(e) Semicirculares.
(f) Parabólicos.
(g) Simétricos.
(h) Asimétricos.
(i) Exponenciales.
En En vertederos de pared gruesa:
(a) Rectangulares de arista viva.
(b) De cresta redondeada y talud vertical.
(c) Cresta redondeada y talud inclinado hacia aguas abajo.
(d) De cresta elíptica y talud inclinado hacia aguas abajo.
(e) Vertedero Cimacio o de Creager.
Figura 02: Diferentes formas de vertederos.
Ingeniería Civil 4
CAPÍTULO 2 FUNDAMENTO TEÓRICO
 
Según la altura de la lámina de agua, aguas abajo:
De acuerdo con el espesor de la lámina de aguas abajo, los vertederos pueden clasificarse
en:
Vertederos de descarga libre.
Vertederos sumergidos o ahogados.
Figura 03: Vertederos operando con lámina libre y lámina sumergida.
Según la longitud de la cresta:
Vertederos sin contracciones laterales (b= B).
Vertederos con contracciones laterales (b < B).
Figura 04: Diferentes vertederos con contracciones laterales.
Ingeniería Civil 5
CAPÍTULO 2 FUNDAMENTO TEÓRICO
 
Según la posición del plano del vertedero con respecto a la dirección de la
corriente:
Vertederos transversales o normales.
Vertederos laterales (comúnmente llamados aliviaderos).
Vertederos oblícuos.
Vertedero de aducción radial o de pozo.
Figura 05: Vertederos transversales, laterales, oblícuos y de pozo.
Ingeniería Civil 6
CAPÍTULO 2 FUNDAMENTO TEÓRICO
 
2.1.4 VERTEDERO RECTANGULAR
Este tipo de vertedero se emplea con frecuencia para medir caudales pequeños (inferiores
aproximadamente a 6 (l/s).
En la Figura se muestra un esquema de la geometría de este tipo de vertedero el angulo θ
puede tomar cualquier valor aunque es muy frecuente el angulo de 90°.
Para obtener la ecuación general del gasto de un vertedero de pared delgada y sección
geométrica rectangular, se considera que su cresta está ubicada a una altura w, medida
desde la plantilla del canal de alimentación. El desnivel entre la superficie inalterada del
agua, antes del vertedor y la cresta, es h y la velocidad uniforme de llegada del agua es
Vo, de tal modo que:
V o2
2g + h0 = h0 − h+ y+
V o2
2g
Si V o
2
2g es despreciable:
v =
√
2g(h− y)
el caudal a través del area elemental,es entonces
Q=
√
2g(h− y) ∗
∫
(h− y)0.5(−dy)
integrando x = 0 ; y x = H se obtiene:
Q= 23 ∗
√
2gbh 32
por lo tanto:
Qteorico= 23 ∗
√
2gbH 32
Qreal = c23 ∗
√
2gbH 32
C : coeficiente de descarga
Ingeniería Civil 7
CAPÍTULO 2 FUNDAMENTO TEÓRICO
 
2.1.5 PROTOTIPO DEL EXPERIMENTO
Figura 06: esquema del vertedero rectangular.Determinar el caudal real mediante el método volumétrico utilizando una jarra
graduada y cronometro.
Calcule el coeficiente Cd.
Para ubicar la medida de Y1, este debe estar ubicado a L>=10H (tirante de agua
en el vertedero).
Modifique el caudal en el canal y determine el valor del tirante e Y1.
Realice el gráfico Caudal Vs tirante.
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1
2
3 EQUIPOS E INSTRUMENTOS
3
1. VERTEDERO RECTANGULAR.
2. RECIPIENTE DE 10 LITROS.
3. REGLA MILIMETRADA.
4. SILICONA FRIA.
5. CRONÓMETRO.
Figura 07: Materiales.
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1
2
3
4 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO:
4
4.1 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Instale el vertedero sobre el canal, asegurándose que no se presenten filtraciones de
flujo por debajo de este. Es decir, garantice que todo el caudal pase por la abertura
del vertedero.
Figura 08: Colocación de los vertederos.
Ingeniería Civil 10
CAPÍTULO 4 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO:
 
2. Se vierte agua en el canal correspondiente para el paso de esta sobre el vertedero
rectangular (reducido), luego de determina la carga respectiva Para ubicar la medida
de Y1, este debe estar ubicado a L >= 10H (tirante de agua en el vertedero).
Figura 09: Vertido de agua y lectura de h y Tirante.
3. Para los casos anteriores medir el volumen de descarga con un recipiente de 10 L y
el tiempo que demora en llenar cuyo recipiente todo ello se realizara para 5 caudales
diferentes.
Figura 10: Determinación del caudal.
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CAPÍTULO 4 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO:
 
4.2 RECOLECCIÓN DE DATOS
VERTEDERO RECTANGULAR:
h = carga= 0.8cm L = Longitud del tirante = 7.3cm
N° Lectura Volumen Acumulado (ml) Tiempo (seg) Caudal=Vol/Tiempo (cm3/s)
01 10000 102 98.03
02 10000 100 100.0
Caudal Promedio = 99.10cm3/s
h = carga= 1.1cm L = Longitud del tirante = 7.5cm
N° Lectura Volumen Acumulado (ml) Tiempo (seg) Caudal=Vol/Tiempo (cm3/s)
01 10000 75 133.3
02 10000 73 136.9
Caudal Promedio = 135.1cm3/s
h = carga= 1.3cm L = Longitud del tirante = 7.9cm
N° Lectura Volumen Acumulado (ml) Tiempo (seg) Caudal=Vol/Tiempo (cm3/s)
01 10000 55 181.8
02 10000 55 181.8
Caudal Promedio = 181.8cm3/s
h = carga= 1.5cm L = Longitud del tirante = 8.3cm
N° Lectura Volumen Acumulado (ml) Tiempo (seg) Caudal=Vol/Tiempo (cm3/s)
01 10000 43 230.0
02 10000 43 230.0
Caudal Promedio = 230.0cm3/s
h = carga= 1.6cm L = Longitud del tirante = 8.4cm
N° Lectura Volumen Acumulado (ml) Tiempo (seg) Caudal=Vol/Tiempo (cm3/s)
01 10000 35 290
02 10000 35 290
Caudal Promedio = 290cm3/s
Ingeniería Civil 12
CAPÍTULO 4 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO:
 
4.3 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
VERTEDERO RECTANGULAR:
Altura de carga (m) Caudal (m3/s)
0.008 0.000099
0.011 0.000135
0.013 0.000182
0.015 0.000233
0.016 0.000286
Caudal teórico (m3) Caudal (m3/s) Cd
0.000131 0.000099 0.76
0.000211 0.000135 0.64
0.000271 0.000182 0.67
0.000336 0.000233 0.69
0.000371 0.000286 0.77
Caudal (m3) Y (m)
0.000099 0.073
0.000135 0.075
0.000182 0.079
0.000233 0.083
0.000286 0.084
Figura 11: Grafico Caudal Vs Tirante.
Ingeniería Civil 13
1
2
3
4
5 CONCLUSIONES
5
Se observó de manera satisfactoria el comportamiento de los fluidos en contacto con
los vertederos y los efectos que este tiene de acuerdo al caudal.
Se pudo estimar con éxito el coeficiente de descarga viendo que se aproxima al valor
que establece los diferentes autores .
Se logró establecer experimentalmente fórmulas semiempíricas para los vertederos
rectangulares.
En el vertedero de tipo rectangular se pudo notar que se produce una menor con-
centración de agua por lo que esto dificulta el paso del agua, en consecuencia este
tipo de vertedero es recomendable para cuando se requiera de un vaciado rápido del
canal en cuestión.
Ingeniería Civil 14
BIBLIOGRAFÍA
[1] Hidraúlica de tuberías y canales, Rocha F. Arturo, Labograph Industrias E.I.R.L.,
Primera edición.
[2] Mecánica de fluidos, Streeter L. Victor, Wylie Benjamin E., Bedford Keith W.,
Editorial McGraw-Hill, Novena edición.
[3] Mecánica de fluidos, Mott Robert L., Editorial Pearson Educación, Sexta edición.
	OBJETIVOS
	GENERALES:
	ESPECÍFICOS:
	FUNDAMENTO TEÓRICO
	VERTEDEROS
	FUNCIONES DE UN VERTEDERO
	PARTES CONSTITUTIVAS DE UN VERTEDERO
	CLASIFICACIÓN DE VERTEDEROS
	VERTEDERO RECTANGULAR
	PROTOTIPO DEL EXPERIMENTO
	EQUIPOS E INSTRUMENTOS
	PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO:
	PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
	RECOLECCIÓN DE DATOS
	PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
	CONCLUSIONES