INGENIERIA CIVIL ASIGNATURA: HIDRÁULICA GENERAL GUÍA DE PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 2 AÑO 2010

Transcripción

1 OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO 1. Visualización de escurrimientos en canales abiertos. 2. Medición de velocidad con molinetes y velocímetros. 3. Aforo de caudales, mediante vertedero triangular, tanque volumétrico y uso de molinete. 4. Medición y elaboración de la curvas de gasto de vertedero triangular, de compuertas y canales. 5. Simulación de movimientos impermanentes mediante el manejo de las compuertas de cabecera y final de la canaleta, asimismo, como la formación de la onda de traslación resalto. MATERIAL A UTILIZAR Se utiliza la canaleta experimental traslúcida que posee el Laboratorio de Hidráulica y Mecánica de los Fluidos de 9 metros de longitud, con una sección transversal 0,40m de altura y 0,295m de ancho, y una pendiente de fondo variable a través de apoyo móvil. Se abastece de agua a través de una cisterna enterrada, en la que se encuentra instalada una bomba sumergida que eleva el agua hasta un tanque elevado de nivel constante. La constancia de nivel en el tanque se logra a través de un sistema de vertederos gracias al cual el agua se mantiene en el mismo nivel, vertiendo el excedente hacia la cisterna. El circuito del agua se cierra mediante una cámara de carga y aquietadora, con aforo mediante vertedero triangular, la canaleta traslúcida y una cámara recolectora, ubicadas dentro del laboratorio. Esta canaleta permite modelar, a una escala determinada por las medidas de su sección transversal, escurrimientos a cielo abierto de cualquier singularidad de contorno abierto: vertederos, barreras de fondo, estrechamientos laterales y de fondo, traslación de ondas, resalto, orificio bajo compuerta, curvas de remanso, perfil de velocidades, entre otros. El instrumental que se dispone para la realización de la práctica se puede ver en la tabla siguiente. Denominación Imagen Sensor portátil con lectura digital y Minimolinete. Mediciones de pequeños caudales. Modelo FP101 Marca GLOBAL WATER Molinete hidrométrico con tres hélices de aluminio, cable de 5 metros, contrapeso de 5 kg, barras de acero inoxidable, cono de apoyo, placa base para canales de tierra, timón de cuatro aletas, contador electrónico, alimentado con batería. MARCA SIAP, modelo MH11 Calibración realizada en el Laboratorio de Hidráulica de la Universidad Nacional de La Plata en abril de Página 1 de 5

2 Denominación Imagen Limnímetro con punta y gancho500 mm- MARCA SIAP Bomba de profundidad Marca Byron Jackson- Modelo10 R-1 Etapa-1460rpm- 5.8HP- Q=140 m 3 /h- Descarga de 6. Motor de bomba 10CV- Marca CZERWENY 3000rpm- 380V Tanque de nivel constante metálico Fabricado por IMPSA. Capacidad máxima de 17 m 3. Cámara de carga. Cámara de mampostería de capacidad de 2 m 3. Cámara recolectora. Cámara de mampostería de capacidad de 3.5 m 3. Canaleta traslúcida. Longitud de 9m, base de 0.30m y altura de 0.40m. Tanque volumétrico. Tanque de mampostería de capacidad para 590 litros, con escala milimétrica y manguera conectada para medición por vasos comunicantes Vertedero triangular a 90º Tres sensores de nivel por ultrasonido Modelo UA-ASP4500. Marca SELECTRON Electrobomba para el desagote rápido de tanque volumétrico. Bomba monofásica de 1 HP y una pulgada de conexiones Página 2 de 5

3 DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1- Aforo de caudales a través de la medición de velocidad con molinete y/o minimolinete Se utiliza el método de los tres puntos de la Norma ISO 748, registrando la velocidad a 0.2, 0.6 y 0.8 de la profundidad del agua medidas desde la superficie de la misma. 1. Se pone en régimen el escurrimiento en la canaleta experimental, con la finalidad de garantizar la 2. Se fija una sección transversal y se mide la carga hidráulica h de la misma con limnímetro de punta y/o gancho. 3. Se calculan las profundidades correspondientes a los tres puntos de la Norma ISO Se miden y registran las tres velocidades mencionadas sobre el eje de la canaleta traslúcida, con molinete y/o minimolinete. 5. Se calcula la velocidad media de la sección con la fórmula siguiente: U = 0.25U + U + U Ecuación 1 ( ) U es la velocidad media en la sección transversal, en m/s. U 0.2 es la velocidad medida a la profundidad 0.2h desde la superficie libre, en m/s. U 0.6 es la velocidad medida a la profundidad 0.6h desde la superficie libre, en m/s. U 0.8 es la velocidad medida a la profundidad 0.8h desde la superficie libre, en m/s. 6. Se mide el ancho de la canaleta y se calcula el caudal multiplicando la velocidad media por la sección transversal. Q =U ω Ecuación 2 Se remplazan los valores medidos y calculados en las Ecuaciones 1 y 2. h(m) U 0.2 (m/s) U 0.6 (m/s) U 0.8 (m/s) U(m/s) b(m) ω (m 2 ) Q (m 3 /s) 7. Se completa con la ejecución de un gráfico de Q=f(h), o sea la curva de gasto de la sección aforada. 2- Aforo de caudales a través de vertedero triangular 1. Se pone en régimen el escurrimiento en la canaleta experimental, con la finalidad de garantizar la 2. Se mide la carga hidráulica h sobre el vertedero triangular, con sensor de ultrasonido. 3. Se calcula el caudal que vierte a través de la ecuación siguiente: 2.5 Q =.384 h Ecuación 3 1 V Q es el caudal que eroga el vertedero, en m 3 /s. h V es la carga hidráulica sobre el vertedero, en m. Página 3 de 5

4 4. Se cambia el caudal en la canaleta, a través de la válvula mariposa, y se comienzan los pasos nuevamente. 5. Se remplazan los valores medidos de h y calculados de Q en la tabla siguiente. h(m) Q (m 3 /s) 6. Se completa con la ejecución de un gráfico de Q=f(h), o sea la curva de gasto de vertedero triangular. 3- Aforo de caudales a través de tanque volumétrico 1. Se chequea que el tanque volumétrico se encuentre vacío y sus dos válvulas estén cerradas. 2. Se pone en régimen el escurrimiento en la canaleta experimental, con la finalidad de garantizar la 3. Se mide la carga hidráulica de la canaleta h con punta limnimétrica, en m. 4. Se identifica el punto inicial de las mediciones de altura en el tanque volumétrico (H i ), a través de la escala graduada del mismo, y se fija el punto final de medición de la altura de agua en el tanque (H f ). 5. Se vuelca la manga con agua hacia el tanque volumétrico y da comienzo a las lecturas. 6. Se controla la altura del agua en la escala graduada y se miden el tiempo que tarda el agua en alcanzar el H f. El incremento de altura de agua va acompañado de un incremento de tiempo. 7. El volumen en el tanque se obtiene a través de la ecuación siguiente: Vol. = H Ecuación 4 Vol. es el volumen de la cámara que corresponde a una altura determinada H, en l. H es la altura del agua en la escala graduada, en cm 8. El caudal se calcula dividiendo el volumen en el tiempo medido. Q = Vol Ecuación 5 t 9. Se cambia el caudal en la canaleta, a través de la válvula mariposa, y se comienzan los pasos nuevamente. Página 4 de 5

5 Se remplazan los valores medidos y calculados en las Ecuaciones 4 y 5 en la tabla siguiente. h (m) H i (m) H f (m) Vol i (l) Vol f (l) Vol (l) t (s) Q (l/s) 10. Se completa con la ejecución de un gráfico de Q=f(h), o sea la curva de gasto. 4- Simulación de movimientos impermanentes Para la simulación del movimiento impermanente en la canaleta, se generan ondas de traslación a través del accionamiento de las compuertas de cabecera y de pie. Mediante apertura y cierres rápidos de las mismas se genera la onda resalto que remonta la corriente. Y se puede observar el efecto de la impermanencia en los canales abiertos. Página 5 de 5