correntómetro

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Page 3: Correntómetro

OBJETIVO

- Medir el gasto del fluido en un canal existente en el laboratorio utilizando el

correntómetro.

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Page 4: Correntómetro

MARCO TEORICO

MEDICIÓN DE CAUDALES EN RÍOS:

Para lograr un aprovechamiento económico y eficiente de las aguas de un

río o para protegernos de sus inundaciones, se necesita recoger diariamente,

datos del caudal largo periodo de tiempo. La medida diaria de caudal, por la

determinación de la distribución de velocidades en una sección del río, es costoso.

Para evitar eso y sin embargo, poder obtener datos diariamente, se establecen

secciones de control, donde el curso del río es estable, es decir, con pequeños

cambios en el fondo o lados del lecho de la corriente.

Una varilla medidora determina en la sección de control, el nivel de la

superficie del agua, por simple lectura, en algunos casos, ciertos flotadores de

control, registren continuamente la elevación del nivel. Puede construirse la curva

caudal-altura, tomando medidas con un medidor de velocidades de corrientes de

tiempo en tiempo, cuando se verifican cambios en el caudal del río.

Existen diversos métodos para la medición de caudales de fluidos. De

acuerdo con las características y la condiciones en que ocurre, se escoge el más

adecuado para su medición. Se puede seleccionar dependiendo de la forma como

fluye: confinada, a presión (tubos de acueductos, etc.) o al contrario, fluyendo sólo

por gravedad, es decir libremente (canales de riego, ríos) se puede escoger el

instrumento o método conveniente para la medición de su caudal o gasto.

AFORO CON CORRENTOMETRO

El método de medición de caudales es el de sección-velocidad, el cual

consiste en determinar separadamente el área de la sección transversal de un

tramo de aforos y la velocidad del agua que pasa por dicha sección. El

procedimiento consiste en dividir la corriente en un número de secciones

verticales; ninguna sección debe incluir más de aproximadamente el 10% de la

descarga total.

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Page 5: Correntómetro

Cuando la corriente es poco profunda (menos de 50cm de profundidad), se

hace una sola observación a 0.6 de la profundidad total.

Las mediciones periódicas del caudal y, las observaciones simultaneas de

nivel, suministran la información básica, para una curva de calibración, curva de

caudal o relación nivel – caudal. Para la mayoría de las situaciones es

satisfactorio un gráfico de nivel – caudal. La curva es aproximadamente

parabólica pero puede mostrar algunas irregularidades, si el control cambia entre

los caudales bajos y altos o si la sección transversal es irregular.

VERTEDEROS:

Son estructuras hidráulicas, colocadas en el cauce de una corriente, que

obligan a que el agua aumente su nivel y pase por encima de su estructura. Según

la forma que adopta la sección del agua que pasa por encima de la cresta del

vertedero, éstas se clasifican de distintos modos, siendo los principales:

rectangulares, trapezoidal y triangulares.

VERTEDERO TRIANGULAR:

Los vertederos triangulares se utilizan para medida de gastos pequeños y

con variaciones, ya que la abertura va creciendo hacia arriba y las cargas para

gastos pequeños son fácilmente apreciables. El ángulo puede ser cualquiera.

La fórmula deducida por H. W. KING es:

Para = 90º => Q = 1,38*h2.50

Para = 45º => Q = 1,34*h2.47

Para = 30º => Q = 0,775*h2.47

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Page 6: Correntómetro

MATERIALES Y EQUIPOS EMPLEADOS

Motobomba:

Marca: AGUAJET.

Qmax: 60 lt/min.

Hmax: 50mts.

HP: 1

Voltaje: 110volt.

Tanque de descarga:

Largo: 0.90mts.

Alto: 0.35mts.

Ancho: 0.60mts.

Tanque de alimentación:

Largo: 0.70mts.

Alto: 0.60mts.

Ancho: 0.60mts.

Correntómetro:

Marca: GLOBAL WATER.

Apreciación: 0.01 m/s.

Cronómetro:

Marca: ULTRAK 330.

Apreciación: 1/100s.

Capacidad: 24hr.

Agua.

Jarra plástica.

Cilindro graduado:

Marca: KLASSE.

Apreciación: 20ml.

Capacidad: 2000ml.

Regla:

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Marca: no visible.

Apreciación: 1mm.

Capacidad: 30cm.

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Page 8: Correntómetro

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Se llena el tanque de alimentación y de descarga hasta un nivel adecuado.

2. Luego se ajusta una primera abertura de la válvula y se espera a que se

estabilice el flujo.

3. Con un correntómetro se toman tres lecturas: velocidad máxima, velocidad

media en un tiempo dado (20seg.), colocándolo en el centro del ancho del

tanque (paralelo con la salida de agua), y cada lectura se hará a distancias

longitudinales equidistantes (28cm, 58cm y 84cm).

4. El correntómetro se coloca a una profundidad equivalente al 60% de la

altura del agua.

5. Este procedimiento se repite para una segunda y tercera abertura.

6. Adicional a las lecturas hechas en el correntómetro, se toman las lecturas

de las alturas en el tanque de descarga y en el vertedero.

7. Para cada abertura se realiza un aforo, es decir, se toma un volumen de

agua con una jarra y simultáneamente el tiempo con el cronómetro.

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Page 9: Correntómetro

TABLA DE RESULTADOS

ABERTURA N°1

Prog. Long.(cm)

VMAX(M/S)

VMED(M/S)

QMAX.

(M3/S)QMED

(M3/S)Q°

(M³/S)

28 2,9 1,80 0,1503 0,0933

3,301*10-458 1,6 1,15 0,0836 0,0601

84 1,0 0,83 0,0535 0,0444

Promedio 1,833 1,260 0,0958 0,0659

ABERTURA N°2

Prog. Long.(cm)

VMAX(M/S)

VMED(M/S)

QMAX.

(M3/S)QMED

(M3/S)Q°

(M³/S)

28 4,31 3,69 0,2388 0,2044

8,855*10-458 2,10 1,65 0,1191 0,0936

84 1,80 1,13 0,1056 0,0663

Promedio 2,737 2,157 0,1545 0,1214

ABERTURA N°3

Prog. Long.(cm)

VMAX(M/S)

VMED(M/S)

QMAX.

(M3/S)QMED

(M3/S)Q°

(M³/S)

28 5,2 3,76 0,2898 0,2095

8,868*10-458 2,5 1,97 0,1418 0,1117

84 2,0 2,00 0,1173 0,1173

Promedio 3,233 2,577 0,1830 0,1462

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Page 12: Correntómetro

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En la tabla de resultados, se puede observar que los valores de los caudales

promedio máximo y medio van disminuyendo a medida que el agua sigue su

recorrido hasta el vertedero. Sin embargo, para la abertura 3 de la llave en la

progresiva longitudinal 84 el caudal medio es mayor que en la progresiva 58;

esta diferencia puede deberse a el resalto hidráulico que se produce en el

sistema, el cual es más notorio a mayores velocidades.

Las gráficas de Qmax vs. Vmax y Qmed vs. Vmed dieron como resultado

rectas, permitiendo concluir que las variables en cada una de ellas tienen un

comportamiento directamente proporcional.

La gráfica Qº vs. h también dio como resultado una recta, demostrando así

que la altura del vertedero aumenta de manera directamente

proporcionalmente a medida que aumenta el caudal real en el vertedero.

La gráficas Qmax vs. Hsistema y Qmed vs. Hsistema, a diferencia de las

anteriores, dieron como resultado una curva, en las que se puede interpretar

que a medida que aumenta el caudal dentro del sistema la atltura tambien

aumenta casi de manera proporcional hasta un punto en el cual la altura tiende

a permaner casi constante.

Se recomienda para evitar errores en los valores de velocidad, estar pendiente

de que el correntómetro se encuentre en línea con la salida del agua a través

de la tubería.

Se recomienda una nueva calibración del aparato, ya que este se encuentra

inclinado, lo cual provoca errores en los valores resultantes de los ensayos.

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FORMULAS EMPLEADAS

QMAX = VMAX*A

QMED = VMED*A

QMAX.PROM =

QMED.PROM =

VMAX.PROM =

VMED.PROM =

Q° =

QAFORO =

QCAL = 1.38h2,5

A = b*H

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Page 16: Correntómetro

NOMENCLATURA

Q :Caudal o gasto (m³/s).

QMAX :Caudal máximo (m³/s).

QMED :Caudal medio (m³/s).

QMAX.PROM :Caudal máximo promedio (m³/s).

QMED.PROM :Caudal medio promedio (m³/s).

VMAX.PROM :Velocidad máxima promedio (m/s).

VMED.PROM :Velocidad media promedio (m/s).

Q° :Caudal real del vertedero (m³/s).

b :Ancho del tanque de descarga (m).

H :Altura de agua en el tanque de descarga para cada abertura (m).

h :Altura de agua en el vertedero (m).

V :Volumen de agua que sale por el vertedero (m³).

t :Tiempo (s).

n :Número de muestras para cada abertura.

A :Área de la sección transversal del tanque de descarga (m²).

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Page 17: Correntómetro

EJEMPLO DE CALCULOS

PARA LA ABERTURA N°1

QMAX = 2,9m/s*0.54m*0,0960m => QMAX = 0,1503 m³/s.

QMAX = 1,6m/s*0.54m*0,0968m => QMAX = 0,0836 m³/s.

QMAX = 1,0m/s*0.54m*0,0990m => QMAX = 0,0535 m³/s.

QMAX.PROM =

QMed = 1,80m/s*0.54m*0,0960m => QMed = 0,0933 m³/s.

QMed = 1,15m/s*0.54m*0,0968m => QMed = 0,0601 m³/s.

QMed = 0,83m/s*0.54m*0,0990m => QMed = 0,0444 m³/s.

QMed.PROM =

VMAX.PROM =

VMED.PROM =

QCAL = 1.38*(0.037)2,5 => QCAL = 3,634*10-4 m³/s.

QAFORO =

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Page 18: Correntómetro

Q° =

ASIGNACION

1. Calcular el caudal máximo promedio (Qmax) para cada abertura.

Ver tabla de resultados.

2. Calcular el caudal medio promedio (Qmed) para cada abertura.

Ver tabla de resultados.

3. Calcular el caudal real (Q°) que pasa por el vertedero para cada abertura.

Ver tabla de resultados.

4. Trazar las siguientes curvas:

Qmax vs Vmax

Qmed vs Vmed

Qmax vs Hsistema

Qmed vs Hsistema

Q° vs h

Ver gráficos.

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Page 19: Correntómetro

ESQUEMA

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Page 20: Correntómetro

BIBLIOGRAFIA

STREETER, Wyle. 1987. MECÁNICA DE LOS FLUIDOS. Editorial McGraw

Hill. México.

MERRIT, Frederick. 1992. MANUAL DEL INGENIERO CIVIL. Tercera edición.

Editorial McGraw Hill. México.

CHENG, Liu. MECANICA DE LOS FLUIDOS E HIDRAULICA. Editorial McGraw

Hill. Madrid.

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