Practica: descarga libre y ahogada en una compuerta plana rectangular



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PRACTICA:
DESCARGA LIBRE Y AHOGADA EN UNA COMPUERTA PLANA RECTANGULAR.
OBJETIVOS.


  1. Verificar el coeficiente de descarga para compuerta plana rectangular en descarga ahogada.




  1. Verificar el coeficiente de descarga para compuerta plana rectangular en descarga libre.


EQUIPO


  1. Canal multipropósito de enseñanza, C4 usando bloques vertedores.



  2. Compuerta de descarga ajustable.




  1. Medidores de profundidad (limnímetro), de 300 mm de escala. Se necesitan 2.




  1. Cronómetro en caso de la medición de gasto usando el tanque volumétrico.



Figura 4.1.- Accesorio de compuerta plana rectangular en el canal C4 experimental de Laboratorio de Hidráulica.

TEORÍA
Para el flujo bajo una compuerta plana rectangular tanto en descarga libre como en descarga ahogada se tiene un croquis como el que se muestra enseguida,

practica 4

Figura 4.2.- Croquis de análisis en la compuerta en descarga libre.

La ecuación general de compuertas es


(4.1)

por lo tanto: (4.2)


donde:

Q = Gasto. (m3.s-1)

= Volumen / tiempo (usando tanque volumétrico).

Cd = Coeficiente de descarga. (sin dimensiones)

b = Anchura de la descarga. (m)

ya = abertura por encima del fondo. (m)

Ho = Profundidad de la corriente aguas arriba. (m)

g = Constante Gravitacional. (9.81m/s2)

La carga hidráulica total es,


(4.3)
(4.4)
donde:

Ho = Carga total aguas arriba del vertedor. (m)

H1 = Carga total aguas abajo del vertedor. (m)

y1 = Profundidad de la corriente aguas abajo. (m)

Vo = Velocidades medias aguas arriba del vertedor. (m/s2)

V1 = Velocidades medias aguas abajo del vertedor. (m/s2)

PROCEDIMIENTO



Primera parte. Descarga ahogada.

practica 4

Figura 4.3.- Instalación con descarga ahogada con compuerta plana.
Después de instalar la compuerta de descarga ajustable con una abertura total sobre la primer regla vertical adosada al canal, ejecute los siguientes pasos.


  • Instale limnímetros inmediatamente antes y después de la compuerta.

  • Ajuste el canal para una pendiente positiva moderada.

  • Instale el bloque vertedor al final del canal para alturas mayores a 15 cm, hasta obtener una descarga ahogada en la compuerta.

  • Encienda el equipo de bombeo.

  • Ajuste la válvula de compuerta para un gasto deseado.

  • Ajustar abertura de la compuerta para obtener una descarga ahogada, la cual se identifica cuando la diferencia entre los tirante aguas arriba ( y1 ) y aguas abajo (y3 ) es pequeña.

  • Espere hasta que se establezca el ciclo de flujo en el equipo.

  • Registre los tirantes antes y después de la compuerta con los limnímetros.

  • Tome nota de la abertura de la compuerta con ayuda de la regla adosada vertical (a).



Segunda parte. Descarga libre.



Figura 4.4.- Instalación con descarga libre.


  • Mida el gasto con el tanque volumétrico y el cronómetro.

  • Retire los bloques vertedores al final del canal.

  • Verifique si la abertura anterior genera la descarga libre. En caso contrario, ajuste la abertura de la compuerta para obtenerla.

  • Espere hasta que se establezca el ciclo de flujo en el equipo en esta condición.

  • Registre los tirantes antes y después de la compuerta con los limnímetros en esta condición.

  • Mida el gasto con el tanque volumétrico y el cronómetro en esta condición como verificación.

  • Registre el ancho del canal en la ubicación de la compuerta de descarga (b).

  • Apague el equipo.

  • Desmonte los accesorios empleados y retire el exceso de agua con una toalla seca.

  • Colóquelos en su correspondiente lugar de guardado.



RESULTADOS Y CÁLCULOS
Consulte la hoja de cálculo de esta práctica y anexe los resultados de procesar los datos tomados en la práctica al presente reporte.


CONCLUSIONES

¿Está el coeficiente Cd en descarga ahogada acorde con los valores teóricos para esta situación?


¿El valor del coeficiente Cd en descarga libre es cercano a 0.60?


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