UNIVERSIDAD RICARDO PALMAFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILLABORATORIO CENTRAL DE HIDRAULICA Y MEDIO AMBIENTEGUIAS DE LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOSUNIVERSIDAD RICARDO PALMALABORATORIO CENTRAL DE FACULTAD DE INGENIERIA HIDRAULICA Y MEDIO AMBIENTE 2UNIVERSIDAD RICARDO PALMALABORATORIO CENTRAL DE HIDRAULICA Y MEDIO AMBIENTEGUIA DE LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOSSEMESTRE 2005 - IIDECANO Mg. Leonardo Alcayhuaman A.DIRECTOR DE LA ESCUELAACADEMICO PROFESIONAL Ing. Eduardo Temoche MercadoDE INGENIERIA CIVILDIRECTOR DEL LABORATORIOCENTRAL DE HIDRAULICA Y Ing. Reuter Aliaga DazMEDIO AMBIENTECOORDINADOR DEL LABORATORIOCENTRAL DE HIDRAULICA Y Ing. Carla Insua SharpsMEDIO AMBIENTEAUTORES DE LA GUIA Ing. Carla Insua SharpsIng. Cesar Gonzlez LinaresCOMPILACION Y ADAPTACION Ing. Reuter Aliaga DazDIGITACION Y DIAGRAMACION Ing William Snchez VersteguiEscuchar para aprender, compartir para crecer es la sencilla formula del xito.Lo que diariamente hacen efectiva miles de hombres y mujeres en todo elmundo, para verse bien y sentirse mejor, para generar abundancia y sentir felicidad de compartir con los otros.Buscar un estilo de vida mas saludable es algo inherentemente bueno que lo ayudara de muchas maneras en suvida. Pero buscar un resultado perfecto (el cuerpo perfecto), no es bueno ni til, por ser todo en la vida, desde el punto de vista humano perfectible. Cuando buscamos un resultado perfecto, o un resultado que esperamos, estamos abocados al fracaso.En realidad la perfeccin no existe porque por cada cosa que mejoramos podemos pensar en otra que podra cambiar. Busque un cuerpo saludable que funcione, no un cuerpo perfecto adecuado para una vitrina de exposicin. Laboratorio Central de Hidrulica y Medio AmbienteROL DE PRACTICAS DE LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOSSemestre Acadmico:N LAB. FECHA TEMA DE LABORATORIO01 1 Y 2 Semana Introduccin a los Laboratorios02 3 Semana (29Ago. - 03 Set)Propiedad de los fluidos: Viscosidad03 4 Semana Propiedad de los fluidos: Tensin Superficial04 5 Semana Manometra05 6 Semana Experiencia de Reynolds7 Semana SUSTENTACION8 Semana EXAMEN PARCIAL06 9 Semana VISITA TECNICA07 10 Semana Descargas a travs de orificios de aforo08 11 Semana Descargas a travs de vertederos09 12 SemanaCalibracin de vertederos por el mtodo gravimtrico10 13 Semana Fuerza sobre una compuerta14 Semana SUSTENTACION15 Semana Entrega de notas16 Semana EXAMEN FINALLaboratorio Central de Hidrulica y Medio AmbienteEXPERIMENTOS DE LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS E INGENIERIA HIDRAULICA1.0 GENERALIDADESEn la ejecucin de los experimentos de laboratorio de Mecnica de Fluidos e Ingeniera Hidrulica, se realiza trabajos tendientes a alcanzar los objetivos de cada uno de ellos en particular, peroentrminosgeneralessepuedeprecisar quesebuscaalcanzar los siguientes objetivos: Proporcionar al futuroprofesional (enestecasoingeniero) laoportunidadde verificar experimentalmenteyenformaobjetivalasleyesquesondeducidasa partir deconsideracionesasociadasadatosexperimentalesosimplementede datos experimentales, las cuales gobiernan el comportamiento de los fenmenos a considerar y paralelamente se formar una idea de cmo se exploran los nuevos campos de conocimiento cientfico. Desarrollo en el futuro profesional de la habilidad de trabajar con instrumentos y equipos de medicin cada vez ms sofisticados y precisos, propiciando el inters en elhbito delcuidado y minuciosidad en la manipulacin de los equipos as como en la lectura de los datos proporcionados por dichos equipos. Tener unaideaclaradeloserrores quesepuedencometer, delos errores permisibles y los cuidados que debe tener en cuenta, como son la apreciacin de la precisin de las medidas orientadas a minimizar el error permitido. Familiarizar alfuturo profesionalcon la redaccin y la presentacin de informes, claros y lgicamente elaborados.NOTA:Para alcanzar los objetivos mencionados, el futuro profesional debe poner de su parte el mejor deseo de aprovechar la ejecucin de los laboratorios, sin contentarse con realizar el trabajo simplemente mecnico y rutinario.Se entiende que el futuro profesional, para lograr el verdadero provecho de los experimentos de laboratorios, debe prepararse tanto en la teora como en las instrucciones relativas al experimento a ejecutarse.2.0 PROCEDIMIENTO DE TRABAJODE LABORATORIOPara lograr los objetivos mencionados a lo largo de todas las prcticas de laboratorio de Mecnica de Fluidos e Ingeniera Hidrulica y las correspondientes a cada uno de ellos se debe tener en cuenta: El nmero de participantes por grupo se recomienda que sea en nmero de diez. Los laboratorios tendrn una duracin de tres (03) horas durante el cual el futuro profesional realizarel experimentodelaboratorioyordenarlainformacin obtenida para luego proceder a la elaboracin del informe correspondiente:El procedimiento a seguir en las prcticas de laboratorio son:a. El profesor, iniciar su trabajo con la descripcin del equipo a emplearse, forma de usarlo, cuidados especiales y precauciones que deben tomarse en el manipuleo, etc., asimismo en forma resumida los principios bsicos de la teora yaexplicada por elprofesor de la parteterica delcurso,apoyando hasta la obtencin de la informacin completa del experimento.b. Losalumnosrevisarnlosequiposausar enel experimentoysi enellos encontraradefectosuomisiones, locomunicarnal profesor deprcticade laboratorio para subsanarlos. Luego los alumnos procedern al armado y montajedel equipo, siguiendolasinstruccionesdel profesor deprcticade laboratorio, para iniciar de inmediato el experimento.c. En la realizacin del experimento, debe contarse con la participacin activa de cada uno de los integrantes del grupo, tomando personalmente todos los datos y lecturas, siendo sta la nica forma de aprender y cumplir con los fines de los trabajos de prcticas de laboratorio.d. El profesor con un juego de datos del experimento efectuara los clculos correspondientes hasta obtener sus resultados haciendo las precisiones e indicacionespertinentes, conlascualesel alumnocompletaraenforma personal, eneltiempo quecorresponde acadalaboratorio, losclculos quesernpuestosenlahojaresumendedatosyclculosquesela proporcionar o eventualmente cada uno de los participante lo elaborara, paraseentregadosal profesor, informacinqueservirdebaseenla calificacindelosinformesde losexperimentos, informes que sern presentadas en la semana siguiente.INSTRUCCIONES GENERALES PARA EL LABORATORIO1.0 Cuidado del EquipoAlterminar cada experimento los estudiantes debern entregar los equipos en el mismo estado que lo recibieron.2.0 Formas de realizar los experimentosa) Leer o atender cuidadosamente las instrucciones.b) Asegurarse que los instrumentos o equipos se encuentren calibrados a su punto de referencia.c) Anotar cuidadosamente los datos del experimento.d) Anotar la fecha y el nmero de identificacin del equipo3.0 Unidades y toma de datosCuando se utilizan formatos para registrar los datos dellaboratorio es necesario colocar siemprelasunidadesde lasmagnitudesqueseestnensayando, porejemplo: delos caudales lit/seg, de los piezmetros cm., etc. o cualquier formacin adicional que pudiera necesitarse posteriormente al manejar los datos del laboratorio.4.0 Dibujo de GrficasPara dibujar una grfica es necesario que sta se coloque sobre un sistema de coordenadas construido de tal forma que se deja un margen izquierdo e inferior de por lo menos tres centmetros de ancho.Se deben emplear lneas de trazo continuo para valores experimentales (mostrando los puntos)y trazodiscontinuo paravalores supuestosode tendencia.Sedebe adherirel cuadro de valores graficando y hacer referencia al numero de cuadro utilizado. Los puntos singulares deben tener una explicacin. Los letreros de la grfica deben colocarse en la parte superior del encabezamiento de las coordenadas. En cada grfica debe consignarse:a)Titulo del experimento.b)Nombre de la lmina.c)Lugar y fecha del trabajo.d)Escala si es necesario.e)Nombre de la persona que hizo la grfica.Los puntos experimentales se debe unir mediante curvas continuas utilizando pistoletes o mediante el uso de un software adecuado: nunca a mano alzada.5.0 Anlisis de la Informacin ExperimentalToda informacin experimental debe ser analizada para determinar errores de precisin y validez; el lector interesado debe consultar bibliografa especializada, dado que el espacio reducido no permite mayor extensin del tema. Precisin de las mediciones en el experimento.Laprecisindelasmedicionesdeunexperimentodependemayormentedelos siguientes aspectos:a.De los instrumentos.b.Del tipo del experimento.c.Del nmero de datos obtenidos.d.Y el experimentador.Laprecisinesladesviacindelosdatosrespectoal promediodelosmismos obtenidos en el ensayo.Con mucha desviacin o dispersin la precisines baja.Contrariamente,con poca desviacin la precisin es alta.5.1 Incertidumbre o error del Instrumento Cuando se dice que un instrumento tienen un 100% de seguridad hasta elms cercano 0,1 unidad, se puede considerar que ste permite leer con una confianza de 0,1/2 es decir 0,05 porque la incertidumbre o error mximo del instrumento enel juiciovisual del operador serlamitaddelaltimaunidadlegibledel instrumento.Elerror mximo puede expresarse en forma absoluta o relativa por ejemplo, al medir una longitud de 10 cm. con una regla milimetrada comn es:En la forma absolutael error es 0,0005 m. 0,05 cm. 0,5 mm. es decir la mitad de la mnima unidad legible.La lectura sera:L = 10 cm. 0,05 cm.En la forma relativa sera:t0 000501,,=0,005Expresada en porcentaje, 0,5%La lectura sera:L = 10 cm. 0,5%En ambos casos la notacin designa la incertidumbre o la persona que la emplea declara el grado de exactitud con que cree que hizo la medicin.Los lmites de confianza son una medida de la precisin de un instrumento o de un ensayo.Para los lmites de confianza se escogen probabilidades de 95% 99%.Si lapoblacin- (nmeroderepeticiones es muy grande)- obedeceauna distribucin normal y es mayor de 30 los limites de confianza determinados por:(X 1) tienen la probabilidad de contener a las observaciones en 68,4% de los casos.(X3)tienen la probabilidad del 99,9%.5.2 Propagacin de errores Es la estimacin de la incertidumbre de un resultado experimentalobtenido con mediciones primeras de varios parmetros.Supngase que se realiza un conjunto de mediciones y que la incertidumbre en cada medicin se expresa con las mismas probabilidades: entonces, si se desea estimar la incertidumbre en el resultado final calculado en los experimentos, sta se hace en base a las incertidumbres de las mediciones primarias.El resultadoResunafuncindadadelasvariables independientes(x1, x2, x3, ............., xn)yseaWRlaincertidumbreenel resultadofinal yw1, w2, w3,..........., wnlas incertidumbres en las variables independientes expresadas con las mismas probabilidades, entonces la incertidumbre en el resultado final ser:WR=Rx w +Rx w +......... + Rx w1122nn

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2 2 2 .....()Por ejemplo, para medir un caudal en volumen se toma una probeta graduada en ml. y un cronmetro con aproximacin al 0,01 de segundo. Calcular la incertidumbre de las medidas.Siendo el caudal por definicin:Q =QV= vol (ml. )tseg ( ) caudal en volumen.Supngase que se midi:Vol.=80 ml.Tiempo =6 seg.Los lmites de confianza de los instrumentos son:Vol.=80 ml.0,580 =80 ml. 0,625% T =6 seg. 0,0056 =6 seg.0,083% El caudal volumtrico nominal calculado es:QV =806 = 13,33 ml/seg.La incertidumbre o propagacin de errores se calcula con la ecuacin anterior() :QVol =16= 0,166t= -Volt=8036 =-2,22wvol= (80) (0,00625)=0,5 ml.wt=(6) (0,00083) =0,0049 seg.Por lo tanto la incertidumbre ser:( ) ( ) WQvol =0,166 x 0,5 + - 2,220 x 0,00492 2 =0,0836 ml=es decir 0,628%REDACCIONDEINFORMES 1.0 INTRODUCCIONNo importa cuan brillante sea un ingeniero o un investigador ocuan buenos sus trabajos o experimentos, estos no tienen valor en el anonimato, a menos que los resultados se hagan de conocimiento a otras personas mediante una informacin clara y adecuada.Elobjetivo de la presente sesin de Laboratorio est dirigido a mostrar alestudiante un panorama general de como redactar un informe, como realizar una presentacin y como realizar las grficas de apoyo. Adicionalmente se dan instrucciones para la toma de datos del trabajo experimental.2.0 FINALIDAD Y TIPO DE LOS INFORMESLa finalidad de un informe tcnico es proporcionar en forma breve y concisa resultados o informacinparcial, porlogeneral denaturalezaprctica, quehasidogeneradacomo corolario de un servicio de ingeniera.2.1 Tipos de los InformesLos informes pueden agruparse en tres categoras o tipos:2.1.1 Descriptivos Un informe que presenta las investigaciones realizadas para localizar un hospedaje adecuado para los jugadores de la "U" en su campaa de la CopaLibertadoresenGuayaquil, serdel tipodescriptivoymostrar, adems, de las caractersticas de los hospedajes y los costos, las condiciones del clima, las costumbres alimentaras, el comportamiento de la poblacin: es decir, el objetivo y la conclusin del informe est dirigido al conocimiento del medio y el entorno que podra afectar el rendimiento de los jugadores.2.1.2 Cualitativos El informequetratadelaconstruccindel nuevoestadiodel Sporting Cristal, el cual contienedetallessobrelasformas, lasdimensiones, las comodidades, los materiales, y la bondad de los trabajos y, que mediante sus conclusiones indica la calidad general de ste en forma apreciativa: es un informe cualitativo.2.1.3 Cuantitativos Este tipo de informe, por ejemplo, estara constituido por el resultado de las investigacionesenunpuestodeavanzadaenemigoquehacadoen nuestrasmanosyquehasidodaadoapreciablementeantesdeser abandonado. En este caso el informe describir el estado del puesto, las causas de los daos, las medidas para restaurarlo, y el costo preliminar de stos.3.0 PLANEAMIENTO, PRESENTACION DEL INFORME Y RECOMENDACIONES El primer paso consiste en resumir los hechos y datos en una sola hoja de papel. Comparar los hechos unos con otros y categorizarlos por importancia. Mantener en mente que es lo que se persigue con el informe. Considerar como se van a comunicar los hechos al lector del informe. El ltimo paso es tomar nota del orden en que se presentarn los hechos. La redaccin del informe debe ser en hoja de tamao estndar (formato A-4), escrito por medio electrnico o manuscrito. (Indicacin a ser dada por el Profesor) El informe debe estar correctamente compaginado de acuerdo al esquema recomendado. La portada debe ser presentable y debe contener los siguientes datos:a). Nombre de la institucinb). Facultad y Escuela Acadmicac). Nombre del cursod). Nmero del informee). Titulo del experimentof). Nombre y apellido del alumnog). Grupoh). Nombre y apellido del profesor de laboratorioi). Fecha de inicio y entrega del experimento Al presentar el informe se debe tener encuenta las siguientes recomendaciones generales:Los informes y documentos tcnicos deben ser expresados en modo impersonal. Deben tener orden, pulcritud y pensamientos lgicos.Asimismo deben ser concisos, claros y convincentes.Los informes normalmente tienen las siguientes divisiones principales:a). Titulo del experimentob). Introduccinc). Objetivosd). Resumen del fundamento tericoe). Relacin de aparatos y equipos utilizadosf). Procedimiento seguidog). Tabla de datos tomadoh). Clculos realizadosi). Tabla de resultadosj). Grficos y diagramask). Conclusionesl). Observaciones y recomendacionesm). Solucin a trabajos o preguntas adicionalesn). Bibliografa.3.1 Titulo del experimentoEl informe debe presentarse en lo posible, mecanografiado o en manuscrito con buenaletra,debecontarcon unacartula depresentacin,conel titulodela experiencia, nombre del autor, fecha de entrega y grupo de laboratorio.3.2 IntroduccinEs un breve resumen de los motivos del trabajo.3.3 ObjetivosSeala los propsitos del experimento. Estos deben ser precisos y si es necesario deben ir numerados.3.4 Resumen del fundamento tericoContieneunabreverelacindelasprincipalesecuacionesytcnicasusuales relativas al propsito de la investigacin.3.5 Relacin de Aparatos y Equipos utilizadosDetallalosequiposutilizadosconlosrespectivoscdigosdeidentificacin, as como las limitaciones.Asimismo, debe aparecer un esquema de la disposicin de los equipos e instrumentos durante el experimento. 3.6 Procedimiento seguidoEl procedimiento seguido en el experimento debe ser expuesto en forma clara y concisa; resaltando los pasos mas importantes y obviando si es necesario algunos detalles sin importancia.3.7 Tabla de datos tomadosContienelos registros dedatos preferentementeenlos formatos preparados adecuadamente y suministrados para cada experimento en particular.3.8 Clculos realizadosEn las hojas de clculos,para el primer juego completo de datos, deben aparecer todos los clculos efectuados,y este y los dems en una tabla de resultados. Si enlosclculosdelosdemsjuegosdedatosrestantes, existieraalguna precisinespecial decriterioodeclculo, debeser detalladoenel informea presentar.3.9 Tabla de resultadosResumen ordenado de los clculos efectuados para todos los datos del experimento. Al igual que la Tabla de Datos es independiente y debe tener un formato o llenado en formatos adecuadamente preparados.Debemostrar unclculotpicocompleto, indicandolasderivacionesrequeridas para llegar a las ecuaciones de cmputo de los datos.3.10 Grficos y DiagramasDeben estar adecuadamente rotulados, dimensionados, evidencia de una buena presentacin. Simbologadefinidagrficaomatemticamente, condicionesde validezysuslimitacionesdeuso. (Seguir larecomendacindel tem 4.0de instrucciones generales para el laboratorio), en el entendido que en algn detalle del informe se har referencia a grficos y/o diagramas. 3.11 ConclusionesSon un breve sumario y tabulacin de los resultados obtenidos, con comentarios y sugerencias.Las conclusiones deben responder a los objetivos planteados para la realizacin del experimento. Deben ser concisas y convincentes. Es conveniente mencionar cifras, refiriendo a los grficos y cuadros para mayor claridad.Antes de dar conclusiones es necesario analizar los resultados, cuadros, diagramas, modelos matemticos existentes y valores referenciales dados por otras experiencias.Tener encuentalostem5.0, .5.1y.5.2deInstruccionesgeneralesparael laboratorio. 3.12 Observaciones y recomendacionesLas observaciones y recomendaciones o sugerencias, de existir, deben ser hechas alexperimento motivo delinforme, aqu se puede proponer planteamientos para poder mejorar el experimento. Si hay algunas divergencias o pareceres distintos se puedeplantear,sustentandoconresultadosde discusionesu otros argumentos lgicos.3.13 Soluciones a trabajos o preguntas adicionalesElplanteamiento de trabajos o preguntas adicionales es opcionaly depende su existencia del profesor de prcticas de laboratorio. De existir, su solucin formar parte del informe del experimento realizado.3.14 BibliografaLos textos, revistas y otras publicaciones, as como informacin consultada en la Web, paraelaborarel informe, debenaparecerenlabibliografapreparadade acuerdo a las especificaciones dadas por la tcnica de fichaje, es decir: Autor, Titulo del Libro, Edicin, Lugardondeseedito, editorial,aodeedicin. Losautores deben aparecer en estricto orden alfabtico. En caso de consulta en la Web: la pgina o direccin del portal web.Las referencias o notas bibliogrficas en el informe deben ir al final, en un apndice de citas, ordenadas en orden correlativo y de acuerdo a las tcnicas de fichaje. No es recomendable emplear citas al pi de pgina. Son un breve sumario y tabulacin de los resultados obtenidos, con comentarios y sugerencias.4.0 ESTILO DE LA REDACCION DE INFORMESPorlogeneral, el estilogramatical msformal paralosinformestcnicosesel tiempo pasado en tercera persona. En ciertas circunstancias puede emplearse la primera persona.Ejemplos de los dos estilos:Tercera persona: La "U" demostr en el ltimo clsico que es el mejor equipo de ftbol del Per.Primera persona: Recomendamos al Alianza que para la prxima vez que jueguen un clsico, lo hagan con ms garra.5.0 COMO ESCRIBIR UN INFORME TECNICOHabindose planeado el informe, asegurndose el orden, se sugiere seguir las siguientes etapas: Escribir el informe de una sola vez. La escritura deber ser rpida, de acuerdo a como vengan las ideas. Evitar de corregir frases inmediatamente despus de escribirlas. Corregir las ideas en una segunda vuelta. Deber cuidarse de mantener un balance adecuado entre las secciones del informe. Criticar el informe desde el punto de vista del lector. Las conclusiones deben satisfacer el objetivo planteado y no debern excederse deo que se menciona en la introduccin.Un informe bien escrito debe ser breve, conciso y lgico, debe permitir al lector enterarse de los hechos con claridad y con mnimo esfuerzo.PROPIEDADESDELOSFLUIDOS: VISCOSIDAD 1.0 INTRODUCCIONLa viscosidad es una propiedad de los fluidos, la cual representa la resistencia que este ofrece a cambiar de forma o ha moverse, encontrndose sometido a esfuerzos de corte: Dicha resistencia se debe a la cohesin de las partculas que componen elfluido que ejerce una fuerza interna que perturba el movimiento o el cambio de forma.2.0 OBJETIVOObtener experimentalmente, lavariacindelaviscosidad delos fluidos incompresibles conla temperatura.3.0 BREVE FUNDAMENTO TEORICOLa viscosidad es la propiedad de los fluidos que determina la resistencia al movimiento.Se ha encontrado que el esfuerzo de resistencia, , en el caso de un flujo laminar, es proporcional al gradiente de velocidad, vy, y de esta manera se cumple que: ..(1)Donde se define como el coeficiente de viscosidad dinmica del fluido.En la Mecnica de Fluidos se considera tambin otro parmetro, denominadoviscosidad cinemtica, que se expresa como:.. (2)Donde = densidad del fluidoConociendoquelapropiedaddelaresistenciaviscosadelosfluidosincompresiblescambiaen relacin inversa con la variacin de la temperatura y puede determinarse de diferentes formas:a) Mediante la aplicacin de tablas y grficos. Ver grafico N 1 b) A partir de expresiones analticas. Por ejemplo para elcaso delagua se tiene la siguiente expresin:20.000221t + 0.0337t + 10.0178 = .. (3) donde es la viscosidad cinemtica en Stokes yt es la temperatura en C.c) Utilizando dispositivos denominados viscosmetros, que pueden ser de varios tipos, los cuales difieren por su estructura y tipo de funcionamiento. Los ms conocidos son los viscosmetros rotacionales y los capilaresd) A partir de mtodos semiempricos en el laboratorio como por ejemplo, a partir de la resistencia F al asentamiento que experimenta una esfera durante su descenso en el seno de un lquido, segn muestra la figura N 1yv Figura N 1Si el peso de la esferaseigualaalaresistencia"F"seobtieneen formaindirecta la viscosidad del fluido, conociendo previamente que CD es funcin del nmero de Reynolds.3.1 CALCULO ANALITICO DE LA VELOCIDAD DE CAIDAElmtodo de determinacin de la viscosidad indicado en eltem 3-d conocido como el mtodo de Sedimentacin, ser el utilizado en la presente prctica de laboratorio.La resistencia F precisada puede escribirse:F =12 V ACD, la resistencia de fluido al asentamiento de la esfera(4)Siendo el peso de la esfera sumergida:G =6D(s-)g , el peso sumergido de la esfera..(5)Donde:V :Es la velocidad de descenso de la esfera en el fluido.A :Es el rea proyectada de la esfera =D/4CD :Coeficiente de arrastre del cuerpo en el seno de lfluidoD :es el dimetro de la esfera.g :gravedad.:Densidad del fluido.s :Densidad de la esfera Igualando F y G expresado en las ecuaciones (4) y (5) se obtiene: V=( ) 43 D- gCsD

1]1.............. (6)Considerando las restriccionesdela expresin de la ecuacin (6) para CDpuede ser: CD=24R 3R+0,341/2+ , Valida entre los lmites de0.5 < R < 2 x 103o, tambin, podra ser:CD=24R; Si R2 x 10Conlosvaloresde " V"obtenidosenelLaboratorio y la ecuacin (6)sepuede obtenerla viscosidad para cada caso que cumpla con las restricciones,usando la ecuacin (7). Siendo: R=V D... (7) : Coeficiente de Viscosidad Cinemtica R:Nmero de Reynolds4.0 EQUIPO DE TRABAJO Fluido de ensayo (Aceite de grado conocido, agua, etc) Tubos de prueba( 04 ), o tubo de acumulacin visual Mechero o fuente de calor Termmetro Cronmetro Regla graduada Esferitas Esferitas 5.0 PROCEDIMIENTO5.1 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIOEncadaunadelas probetaso en eltubodeacumulacinvisual,debecolocarse una muestra de fluido, con la ayuda de la fuente de calor y el termmetro se conseguirn afinar cuatro o ms temperaturas diferentes, enseguida se introduce una esfera y se mide la velocidad de descenso.Serecomienda tomar los datos y registrar en uncuadro el nmero deprueba, la temperaturadelfluido,eltiempodelasentamiento delas esferas.Tomar informacin para determinar los pesos especficos delfluido de prueba y de las esferas. 5.2 PROCEDIMIENTO DEGABINETECon las consideraciones del tem 2.0 y las precisiones del tem 3.0, en base a los datos obtenidos, determinar lavelocidaddecadarespectivadelasesferasyel nmerode Reynolds. Plotear los resultados en el Grafico N 1 6.0 DATOS Y SU PRESENTACIONSegn indicaciones del tem 3-7 de redaccin de informes, los datos obtenidos segn procedimiento deben ser registrados en formatos similares a las TablasN 1 y N 2.Tabla N 1Informacin para determinar la densidad del fluido y de las esferasPeso de la probeta vacaVolumen inicial de agua en la probeta V1 (ml)Peso de (la probeta + V1)Peso de (la probeta + V1 + 10 esferas)Volumen final de agua incluido 10 esferasVolumen de aceite en la probeta V2 (ml)Peso de (la probeta + V2)Registrar:Distancia recorrida h=Dimetro de las esferas D =Datos de tiempo demorados en recorrer h =Tabla N 2Registro de informacin del Laboratorio ViscosidadEnsayo NTemperaturaCTiempo(seg)t1 t2 t3123457.0 CLCULO Y PRESENTACION DE RESULTADOSVer tem 3.8 y 3.9 de redaccin de informes, complementar con el tem 2.0 dde experimentos de laboratorio de Mecnica de Fluido y Ingeniera Hidrulica, y los resultados de todos los clculos se deben presentar en un formato similar a la tabla N 3.Tabla N 3 Resultados de clculos del Laboratorio ViscosidadExp. N T (C) V (m/s) (Kg/m.seg) (m2/seg) x 10-6N Reynolds123458.0 CONCLUSIONESEn base a los datos, clculos y grficos que sirven de sustento para comprobar el principio terico, establezca las conclusiones pertinentes, segn las indicacionesdeltem3.11 deRedaccinde Informes.9.0 CUESTIONARIO1) D la definicin de fluido newtoniano2) Deducir las dimensiones de la viscosidad dinmica y la viscosidad cinemtica de un fluido newtoniano.3) Utilizando la formula analtica (3) que relaciona la viscosidad y la temperatura, que se da en el prrafo 3b) de la presente gua, trace la curva correspondiente en el grfico adjunto.Grafico N 1PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS: TENSION SUPERFICIAL1.0 INTRODUCCIONLa propiedad por la cual la superficie de un lquido acta como una membrana estirada, se denomina Tensin Superficial.La Tensin Superficial existe en la superficie de un lquido expuesto al aire es debida a la atraccin intermolecular que la masa dellquido ejerce sobre aquellas molculas situadas en la superficie. Mientras que las molculas situadas en el interior de la masa lquida son atradas con fuerzas reales por lasquelasrodean, estonosucedeconlasmolculasdelacapasuperficial, puesestn expuestas a atracciones de parte del aire y del lquido considerado; estas atracciones son diferentes y no se equilibran, originando un estado de tensin en toda la superficie libre del lquido.A la Tensin Superficial se deben diversos fenmenos tales como el exceso de presin, por encima de la atmosfrica,creada dentro de gotas y burbujas,la transformacin de un chorro lquido en gotas, la capilaridad, etc. 2.0 OBJETIVO El objetivo del presente laboratorio est dirigido a la obtencin experimental de la relacin tensin superficial versus la temperatura.3.0 BREVE PRINCIPIO TEORICOLa TENSION SUPERFICIAL se explica por el hecho que la resultante de las atracciones que ejercen sobreunamolculasuperficial las molculas prximas, sehalladirigidahaciael interior del LIQUIDO. A este fenmeno se debe que una pequea masa lquida adopte la forma esfrica: la superficielibredel lquidosecomportecomosi el mismoestuvieracontenidoenunafinsima membrana elstica, y ello explica que ciertos insectos puedan andar sobre el agua y que una aguja u otro objeto ligero puesto delicadamente sobre el lquido no se hunda.La tensin superficialdelagua es dos veces superior a la delaceite,pero basta con agregar alliquido pequeas proporciones de detergente para disminuya considerablemente.ValoresdeTENSION SUPERFICIAL del agua a diferentes temperaturas, se muestra en la Tabla B-1. Es necesario precisar la influencia de la Tensin superficial en el fenmeno de capilaridad como parte del informe.Detalle de la formacin de una gotaFigura N 13.1 Anlisis para el experimentoSi se hecha en un tubo de dimetro D (un gotero, ver fig. N 1) un liquido cuya TensinSuperficial representadapor G, aparece en su extremo una gota que se va engrosando, como sifuese sostenido por un saco elstico hasta que su peso P es bastante grande, cerrndose los bordes de contacto ABA, se forma gota, ver figura N 2.Hasta el instante de inminencia de cierre del bordedecontactoel pesoP est sostenidopor laTensinSuperficial G que se ejerce sobre la superficie ABA de contacto, cuya expresin es:P = D (1)Para esta situacin comprende las leyes siguientes:a. Para un mismo lquido y orifico, siendo la temperatura constante; todas las gotas tienen el mismo peso.b. Elpeso de las gotas para un mismo lquido es proporcional al dimetro del orificio y a la tensin superficial3.2 Anlisis del fenmenoLa figura N 3,muestra la formacin de una gota en diferentes instantes y se puede decir que la tensin superficial ejerce un efecto en direccin vertical hacia arriba a lo argo de todo el contorno de la circunferencia del orificio del gotero, sosteniendo elpeso de la gota de agua hasta el instante que este peso lo supera, por lo que caeLa esttica de fluido plantea que: a. La presin en un plano horizontal en la masa de un fluido es la misma.b. Lapresinenunpuntodelamasa de un fluido es la misma en todas las direcciones.Condicin que se presenta en la formacin de una gota segn se plantea.Suponiendo que la figura N 4 nos representael instantedelaformacin de la gota, la expresin que relaciona la TENSION SUPERFICIAL y al peso P de fluido que forma la gota es:

P = 2r cos (2)Donde:

DB AA BFigura N 2Detalle de la formacin de una gota por un tubo de dimetro pequeo (gotero). Situacin I corresponde a inicios. Situacin II inminente cada, Situacin III gota formadaD : Dimetro del orificio B A1234 Figura N 3Formacin de una gota en diferentes instantes desde su inicio 2r coses la fuerza a lo largo de la circunferencia ABA del orificio como realmente L = 0, cos = 1Adems:2Dr , las ecuaciones (1) Y(2) son iguales.Por lo que:DP .. (3)Donde: : Tensin Superficial del fluido lquido a determinarP : Peso de una gota de fluidoD : Dimetro del orificio del gotero

A BD A BD i a m e t r od e lo r i f i c oG o t af o r m a d a 2 r 2 r c o s Figura N 4Presentacinesquemticadel efectode tensin superficial4.0EQUIPO DE TRABAJO Balanza Termmetro Gotero Recipiente para contener el fluido lquido y otro vaco. Mechero o fuente de calor Vernier Fluido lquido (agua, aceite, etc.). NOTA: En el informe se debe presentar un croquis del equipo instalado y accesorios.5.0 PROCEDIMIENTO5.1 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO Verificar el estado y la puesta a cero de los equipos einstrumentos. Tomar nota de la precisin de cada instrumento y que estos sean los mas adecuados. Realizar la tara del recipiente que recibir las gotas del lquido del experimento. Medirel dimetro interior de la punta del gotero de la prctica. Registrar la temperatura del lquido en condicin de ambiente. Conel goterodepositeconcuidado20gotasdel lquidodelaexperienciaenel recipiente tarado, determine elpeso deltotaly por diferencia delpeso delrecipiente vaco del peso de este con el agregado de las gotas y por el criterio de media aritmtica determine el peso de una gota . Aumente la temperatura del lquido y con eltermmetro registre la nueva temperatura y nuevamente agregue 20 gotas del lquido caliente al recipiente tarado, registre el peso del conjunto y por diferencia delanterior peso, determine elpeso de una gota con la nueva temperatura. Repetir el procedimiento dos veces por cada participante de la prctica. Reunir todos los datos en un cuadro.- La diferencia de temperaturas entre uno y otro juego de datos debe ser entre 4 a 6 grados celsius, como mnimo.5.2 PROCEDIMIENTO DE GABINETEEl trabajo en gabinete es referido a los clculos con los datos obtenidos, conociendo el peso de una gota del liquido del experimento correspondiente a cada temperatura registrada y eldimetrodel orificiodelapuntadel gotero; conlaecuacin(3) sedeterminalatensin superficial.De esta manera se puede determinar la TENSION SUPERFICIAL del lquido para diferentes temperaturas.6.0 DATOS Y SU PRESENTACIONSegn tem 3.7 de Redaccin de informes, los datos obtenidos segn el procedimiento, deben ser registrados en un formato similar a la tabla N 1.Tabla N 1

Registro de informacin del Laboratorio Tensin Superficial

Dimetro interior del gotero: 7.0 CALCULOS Y PRESENTACION DE RESULTADOS.Ver tem 3.8 y 3.9 de Redaccin de Informes, complementar con tem2.0 dde experimentos de laboratorio de Mecnica de Fluidos e Ingeniera Hidrulica. Los resultados de todos los clculos se deben presentar en un formato similar a la tabla N 2 y en forma tabular y grfica en donde se exprese la relacin temperatura (T C) versus tensin superficial (). Similar al formato de la figura N 5.Tabla N 2Resultado de los clculos del Laboratorio Tensin Superficial N de ensayo 1 2 3 4 5 6Temperatura CTara recipiente (gr)Peso recipiente + agua (gr)Peso de c/gota (gr)

TFigura N 5Variacin de la tensin Superficial con la Temperatura8.0 CONCLUSIONES. En base a los datos, clculos y grficos que sirven de sustento para comprobar el principio terico, establezcalasconclusionespertinentes, segnlasindicacionesdel tem3.11deRedaccinde Informes.9.0 CUESTIONARIO1. Se llena de lquido una pipeta de 5 cm que termina, en su parte inferior, con un cuentagotas cuyo orificio es tal que cada gota de agua pura formada pesa 50 mg. El nmero de gotas que da la pipeta al vaciarse es de 100 para el agua pura. Para una solucin de alcohol del 20% da 175 gotas. Cuales son las tensiones superficiales de estas disoluciones, en contacto con el aire?.2. La Tensin Superficial varia notablemente con la temperatura. Si es la temperatura en grados Celsius la Tensin Superficial se puede expresar por la relacin:= ( 1 + a )es la tensin superficial a una temperatura t1es el incremento de la temperatura sobret1a siempre negativo viene dada por:N de ensayo 1 2 3 4 5 6Temperatura CTara recipiente (gr)Peso recipiente + agua (gr)Peso de c/gota (gr)aV=-(m2/3 )

Vm:es el Volumen molar a :tiene un valor prctico igual a-2,1CGS Compare sus valores experimentales grficamente con la relacin anterior.MANOMETRIA1.0 INTRODUCCIONEn la hidrulica de tuberas se manifiesta un gradiente de presiones en la direccin delflujo, como resultado de la resistencia viscosa, que acta en oposicin al movimiento del fluido.Una buena aproximacin grfica delgradiente de presiones en una tubera se obtiene mediante la colocacindetubospiezomtricosomanmetros, separadosentresi pordistanciasconocidas; la circulacin del flujo en el interior de los tubos permite medir la presin interna en cada seccin en la forma de columna lquida o en unidades de presin; la diferencia de presiones entre dos piezmetros divididaentreladistanciaquelossepara, indicalacadadelapresinenlaformadependiente hidrulica.2.0 OBJETIVOObtener en forma experimental la cada de presin entre dos puntos de una tubera.3.0 BREVE PRINCIPIO TEORIA Sea el elemento cilndrico de fluido de densidad, que se muestra en la figura N 1,sometido a una aceleracin a en la direccin y en el cual actan nicamente las fuerzas del peso W y la presin p(se supone el caso con viscosidad cero). Aplicando la segunda Ley de Newton: F= M a (1) p A-p +pA-Wsen= A a

_,

W = g ALuego la ecuacin anterior queda:-p- gsen= a En el lmite, cuando z tiende a cero:sen=z y entonces sustituyendo en la ecuacin anterior se tiene:(p + gz)= a ..(2) Siendo la ecuacin (2), la ecuacin de Euler

FiguraN 1

Para el caso de flujo uniforme ( a = 0 ) y rgimen permanente, se tiene: (p + gz)=0 Que es igual a la expresin para condiciones hidrostticadonde: p :presin : densidad del flujog : gravedad z : distancia desde la superficie libre al punto considerado.En la figura N 2, suponiendo que se conoce la presin en el punto A, para determinar la presin en el punto B es necesario sumar al valor de la presin en A los efectos de presin por la altura AB.PB=PA + hAB .(3)ABA BhP P+ PC=PD - hCD .........(4)CDD ChPP

ACBD

Figura N 2Si se supone conocido la presin en D, para determinar la Presin en C es necesario restar al valor de la presin en D los efectos de la presin de la altura CD.Las ecuaciones (3) y (4) expresan criterio de manometra. Para expresar la presin en m.c.a., si la medida es en otro fluido, se utiliza la siguiente ecuacin:hmca = hf Sf. (5)Donde:hf : Altura del fluidoSf : Densidad relativa del fluido.Entreotroscriterios, ladeterminacindel nmerodeReynolds nosindicael tipodeflujo, expresado por la ecuacin.VDReDonde: V : Velocidad MediaD : Dimetro de la Tubera : Viscosidad cinemticaSi:R 1, donde es el espesor de la pared del depsito y a es la mitad de la menor magnitud del orificio. Ver figura N 1 A) y B).La aplicacin de la ecuacin de Bernoulli entre la superficie de aguas arriba y aguas abajo delorificio permite obtener la expresin de la velocidad del flujo que sale por el orificio:V =2 g H.(1)donde:V = Velocidad del chorro a travs del orificio, sta se considera ideal porque en la aplicacin de la ecuacin de Bernoulli no se han considerado las perdidas de carga.H = Es la carga de agua antes del orificio, medida desde la superficie libre hasta el centro de gravedad del rea del orificio. Ver figura N 1 E).g =Aceleracin de la gravedad.4.1 COEFICIENTE DE CORRECCION DE VELOCIDADCV .La Velocidad Real VR de chorro que descarga por el orificio, est afectada por el borde de la seccin de paso, el estrangulamiento de las lneas de corriente, la tensin superficial, viscosidad y otros parmetros que son relativos al movimiento. Ver figura N 1 D).LaVelocidadRealVResmenorquelaVelocidadIdeal V; a larelacin VR/V = Cv seledenominaCoeficientedevelocidad, suvalor seencuentraentre0.9y0.98, dependiendode la magnituddel nmero deReynolds,(cuandoR > 120,000 ,C 0.98).

La relacin de velocidades da lugar al coeficiente de velocidad: tVVCRV . (2)4.2 COEFICIENTE DE CORRECCION DE AREASCc .Las partculas lquidas al aproximarse hacia la salida de las descarga siguen trayectorias curvilneas, las que se aprietan y entrecruzan al abandonar elorificiodando lugara una contraccin cuya rea (denominada rea real) es menor que la del orificio (rea ideal). La relacin de reas da lugar al coeficiente de contraccin Cc . Ver figura N 1-D, donde a>e Cc= AlAReaIdeal .. (3) 4.3 COEFICIENTE DE CORRELACION DE CAUDALES Cg .Diferentes investigadores han demostrado que: Cg = C vCc ..(4)donde a "Cg" se le denomina Coeficiente de gasto o de correccin de caudales.4.4 VALORES DE LOS COEFICIENTESCg, Cv, Cc .Para valores de Reynolds menores de 120,000 los coeficientes de correccin toman sus valores ms pequeos, mientras que, para los Reynolds que corresponden a la turbulencia plena, es decir:R > 120,000, esos se hacen constantes. (Ver figura deCv, Cc, Cg .)

Figura N 15.0 PROCEDIMIENTO5.1PROCEDIMIENTO DE LA PRACTICA Establecer un caudal en el canal(medir con el rotmetro ) y esperar que el nivel de la superficie de agua (H) se haga constante. Aguas abajo del orificio, a la distancia de 53dea, medir la profundidad "e" de la lamina de agua que sale del orificio. ("e" es la profundidad contradaye < a). Con los limnmetros medir las profundidades H y e de aguas arriba y aguas abajo del orificio. Con diferentes caudales repetir el procedimiento. Tambin debe medirse la temperatura del agua.5.2 PROCEDIMIENTO DE GABINETE .Con los datos de la prctica se puede obtener:

La velocidad terica con la ecuacin (1) Losvalores de VReal son obtenidos con QReal registrados por el rotmetro dividido entre el rea real (producto del ancho del canal por e altura contrada). El valor del coeficiente de correccin de velocidades: C= VVvRideal Los coeficientes de contraccin:C= eac

Los coeficientes de gasto:Cg = CvCc LosvaloresdelReynoldsdeladescarga del orificiocomputadas del producto de VRealpor e,dividido entre la viscosidadcinemtica del agua.Con los datos y los resultados prepare un grfico de las siguientes relaciones: Cv, Ccy Cgvs. Reynolds; luego el grfico de H vs eyHa vs R, es decir, tres grficos en total.7.0 DATOS Y SU PRESENTACIONSegn tem 3.7 de Redaccin de informes, los datos obtenidos segn el procedimiento, deben ser registrados en un formato similar a la tabla N 1.Temperatura del agua:a = 3 cm.Ancho del canal: bO = 30 cm.Tabla N 1 Registro de informacin del Laboratorio Calibracin de orificios de aforo en canalN de Ensayo Qr = (m3/h) Hi(cm) Yc (cm)01020304058.0 CALCULOS Y PRESENTACION DE RESULTADOSVer tem 3.8 y 3.9 de Redaccin de Informes, complementar con tem 2.0 d de experimentos de laboratorio de Mecnica de Fluidos e Ingeniera Hidrulica. Los resultados de todos los clculos se deben presentar en un formato similar a la tabla N 2.Tabla N 2 Resultado de los clculos del Laboratorio Calibracin de orificios de aforo en canalNEnsayoQ(m3/s)H(m)YC(m)Vi(m/s)Vr(m/s)CV CC Cg R0102030405

9.0 CONCLUSIONESEn base a los datos, clculos y grficos que sirven de sustento para comprobar el principio terico, establezca lasconclusiones pertinentes,segn lasindicacionesdel tem3.11deRedaccin de Informes.CALIBRACION DE ORIFICIO DE AFORO EN TANQUE DE ORIFICIO1.0 INTRODUCCIONEl estudio de propiedades hidrulicas en orificios implica deducir las caractersticas que definen propiedades tales como gasto, velocidad, perfiles de chorro, etc.; tomando en cuenta las siguientes variables: Tipo de orificio (si se ubica en canal, tanque o tubera). Forma del orificio (circular rectangular, etc). Tipo de pared (gruesa, delgada). Aditamento, por ejemplo un tubo corto. Conducciones de de trabajo.Las compuertas hidrulicas son aberturas practicadas en las estructuras hidrulicas para permitir el paso de agua y que incluyen por lo general medios para regular su gasto afluente, condicin que tienen las propiedades hidrulicas de los orificios, que pueden ser de descarga libre o sumergida.Ciertas compuertas de control en canales pueden llamarse compuertas bajo flujo, debido a que elagua pasa por debajo de la estructura. Al disear tales compuertas se debe tener en cuenta la relacin altura-descarga y la distribucin de la presin sobre las superficies de la compuerta para diversas posiciones de esta.Para un orificio practicado en una pared o en elfondo de un tanque,se detalla en elafn de efectuar el experimento correspondiente2.0 OBJETIVOObtener los coeficientes de correccin de un orificio en tanque de pared delgada.Cv = Coeficiente de velocidad Cc = Coeficiente de contraccinCg = Coeficiente de gasto3.0 EQUIPO Tanque de calibracin de orificios Vertedero triangular de 15 Compas de Mecnico Limnmetro de columna de agua Limnimetro milimtrico Orificio de dmetro DT = 30.8 mm. Ver figura N 24.0 FUNDAMENTO TEORICOSe denomina orificio a una abertura practicada en la pared o el fondo de un depsito, pueden ser circulares, cuadrados, rectangulares, etc. de acuerdo a su forma y, pueden ser de pareddelgada o deparedgruesasa < 1 a > 1, donde es el espesor de la pared del depsito y a es el radio del orificio. Ver figura N 1 A9) y B).Ladescargadelquidoatravsdel orificiopuedeser libre, parcialmentelibreosumergido (ahogado).La aplicacin de la ecuacin de Bernoulli entre la superficie de aguas arriba y aguas abajo delorificio permite obtener la expresin de la velocidad del flujo que sale por el orificio:

V =2 g H ..(1)donde:V = Velocidad del chorro a travs del orificio, sta se considera ideal porque en la aplicacin de la ecuacin de Bernoulli no se han considerado las perdidas de carga. (Velocidad ideal)H = Es la carga de agua antes del orificio, medida desde la superficie libre hasta el centro de gravedad del orificio. Ver figura N 1 E).g =Aceleracin de la gravedad.4.1 COEFICIENTE DE CORRECCION DE VELOCIDADCV .La Velocidad Real VR del chorro que descarga por el orificio, est afectada, por el borde delaseccin depaso, el estrangulamientodelas lneas decorriente, latensin superficial, viscosidad y otros parmetros que son relativos almovimiento, provocando una seccin menor al de la pared del tanque. Ver figura N 1 D)La Velocidad Real VR es menor que la Velocidad Ideal V; entonces, a la relacin VR/V = CvseledenominaCoeficientedevelocidad, suvalor seencuentraentre0.9y0.98, dependiendo de la magnitud del nmero de Reynolds, (cuando R > 120,000;Cv 0.98). La relacin de velocidades da lugar al coeficiente de velocidad.

trVVCV..( 2)4.2 COEFICIENTE DE CORRECCION DE AREASCc .Las partculas lquidas al aproximarse hacia la salida de las descarga siguen trayectorias curvilneas, las que se aprietan y entrecruzan al abandonar elorificiodando lugarauna contraccin cuya rea (denominada rea real) siendo esta menor que la del orificio (rea ideal). La relacin de reas da lugar alcoeficiente de contraccin Cc. Ver figura N 1 D), donde: a > eCc= AlAReaIdeal..( 3) 4.3 COEFICIENTE DE CORRELACION DE CAUDALES Cg .De otro lao, diferentes investigadores han demostrado que:Cg = C vCc ..(4)donde a "Cg" se le denomina Coeficiente de gasto o de correccin de caudales.4.4 VALORES DE LOS COEFICIENTESCg, Cv, Cc .Para valores de Reynolds menores de 120,000 los coeficientes de correccin toman sus valores ms pequeos, mientras que, para los Reynolds que corresponden a la turbulencia plena, es decir:R > 120,000, esos se hacen constantes. (Ver figura deCv, Cc, Cg .)

Figura N 1Esquemticamente el equipo ausar en el experimento se muestra en la figura N 2

H vV er t ed eroL iL oHD oDcFigura N 25.0 PROCEDIMIENTO 5.1 PROCEDIMIENTO DE LA PRACTICA Establecer un nivel constanteen el Tanque de Calibracin, controlado con el limnmetro decolumnadeaguaydeterminar laalturaH consideradodesdeel nivel dela superficie libre al eje del orificio o al centroide del rea del orificio. Leer la carga de agua (hv) sobre el vertedero con el limnimtrico milimtrico. Establecer el Caudal Real (QR) con hven la curva de calibracin del vertedero (Grfico N 1) Con el comps mecnico, a la distancia comprendida entre 1.5 a 3 DT medir el dimetro contrado Dc (dimetro real) Establecerlos coeficientes medidos con los datos del Laboratorio: Cc= DDcT, Cg ,Cv5.2 PROCEDIMIENTO DE GABINETE.Con los datos de la prcticaen base a las indicaciones determinar el vaolor de H y con la ecuacin (1) determinar la velocidad terica.Con el Qr y Dc se obtiene la velocidad real Vr y con la relacin de velocidades se obtiene elcoeficiente de velocidad Cv, y as mismo con la relacin de Ac y At se obtiene el coeficiente de contraccin.Colocar los valores experimentales Cv, Cc, y Cg en el grfico N 2. 6.0DATOS Y SU PRESENTACIONSegn tem 3.7 de Redaccin de informes, los datos obtenidos segn el procedimiento, deben ser registrados en un formato similar a la tabla N 1.Do = Tabla N 1 Registro de informacin del Laborat. Calibracin de orificios de aforo en tanque de orificioN de Ensayo H = (m) Dc(cm) HV (cm)01020304057.0CALCULOS Y PRESENTACION DE RESULTADOS.Ver tem 3.8 y 3.9 de Redaccin de Informes, complementar con tem 2.0 d de experimentos de laboratorio de Mecnica de Fluidos e Ingeniera Hidrulica. Los resultados de todos los clculos se deben presentar en un formato similar a la tabla N 2. Tabla N 2 Resultado de los clculos del Laboratorio Calibracin de orificios de aforo en tanque de orificioNEnsayoH(m)Dc(m)HV(m)Vt(m/s)Vr(m/s)Qt(l/s)Qr(l/s)0102030405 8.0 CONCLUSIONES De la observacin de los valores de R establezca el rgimen del flujo. De la observacin del grfico Cc, Cv, Cg comente sus resultados. Comentarios adicionales.En base a los datos, clculos y grficos que sirven de sustento para comprobar el principio terico, establezca las conclusiones pertinentes, segn las indicaciones deltem 3.11 de Redaccin de Informes.GRAFICO N 1GRAFICO N 2DESCARGA ATRAVES DEVERTEDEROS1.0 INTRODUCCIONUn vertedero de medicin de caudales es una barrera que se coloca en una canalizacin sobre la que escurre un flujo subcrtico.De acuerdo a sus caractersticas los vertederos utilizados como herramientas de aforo ofrecen una determinada relacin emprica que facilita el estimado del caudal que vierte sobre la barrera.2.0 OBJETIVO Obtener experimentalmentelarelacinempricadeaforodeunvertederodeplacadelgada, montada sobre el canal de pendiente variable del Laboratorio. Las caractersticas de dicho vertedero sern precisadas por el profesor de laboratorio en cada grupo.3.0 FUNDAMENTO TEORICO Los vertederos pueden ser de varias formas, de acuerdo a la seccin de contacto delfluido y la forma de la barrera. As puede decirse, vertederos rectangulares, trapeciales, triangulares, de pared gruesa, de pared delgada, etc.S elfluido que vierte sobre la barrera lo hace tocando una sola arista, elvertedero es de pared delgada; por el contrario se llama de pared gruesa, si la toca en un plano.La arista o plano de contacto del vertedero con el fluido recibe el nombre de cresta o corona. S elnivel de aguas abajo del vertedero es superior al de la corona, se dice que el vertedero es ahogado;de otro lado, s ste es ms bajo y la napa vertiente no se pega a la barrera se dir que el vertedero funciona con vena libre. Se llama carga (h) sobre el vertedero a la altura de agua sobre el plano horizontal que pasa sobre la corona y cuya medida se hace a una distancia 4h de aguas arriba del vertedero, como prevencin para evitar el efecto de la depresin superficial que realiza el rebose sobre la coronacin. En rigor,debe utilizarse como carga efectiva sobre el vertedero la suma de Bernoulli de aguas arriba sobre el nivel de la corona:H = h + V2 g2(1)En la prctica el valor del trmino cintico V2g2 no se toma en cuenta; aunque esto slo tiene validez cuando la altura de barrera es muy grande con respecto a la carga.Los filetes inferiores de la napa y los laterales, si el largo del vertedero es menor que el ancho delcanalde aproximacinde aguasarriba delvertedero, ocasionanuna contraccin, como en los orificios, la misma que puede ser completa o incompleta, siendo sta uno de los factores que deben corregirse en la expresin emprica que relaciona la carga de aproximacin h con el caudal Q. La mayora de las frmulas que se han desarrollado tienen la forma general siguiente:Q=C L Hn .(2)donde:Q:es el caudal que pasa por el vertederoC:es el coeficiente de descargaL :es la longitud efectiva de la cresta del vertederoH : es la altura medida con referencia al nivel de la crestan :es un exponente que depende de las caractersticas del vertedero.Para los vertederos de escotadura triangular la expresin de aforo tiene la forma siguiente:Q = C Htan 2n

_,

. (3)donde, es el ngulo de la escotadura. Como dato auxiliar de comparacin se puede tomar el trabajo del Georgia Institute of Technology, que sugiere:

C= QQGITrealteorico Q= 23L2 g Hteorico3

siendo: Q real =el obtenido en el rotmetroPara el vertedero triangular: Q terico=8152g tan2 H52

_,

....(4)Como caso particular, se tienen los vertederos rectangulares con contracciones laterales, donde la expresin general tiene la forma:Q = C LeHn .....(5)

donde: Le es la longitud efectiva=L - 0.1 NH N el nmero de contracciones H la carga4.0 EQUIPO UTILIZADO Canal de pendiente variable Limnmetros Rotmetro Cronmetro Vertedero de contraccin5.0 PROCEDIMIENTO5.1 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO Medir las caractersticas delvertedero (L ancho de la cresta, paltura delpiso a la cresta,B ancho del canal y Le longitud efectiva).Figura N 1 Establecer en el canal del laboratorio un flujo subcrtico. Con el rotmetro medir el caudal del flujo. Con el limnmetro tomar el nivel de aguas arriba del vertedero Repetir el procedimiento para seis caudales. HHTpFigura N 15 2PROCEDIMIENTO EN GABINETECon los datos obtenidos en la prctica adecundolos a las ecuaciones correspondientes, segn caractersticas del vertedero, determinar el caudal que vendra a ser el terico. Con los datos obtenidos anteriormente, prepare el grficoC vs H/p6.0 DATOS Y SU PRESENTACIONSegn tem 3.7 de Redaccin de informes, los datos obtenidos segn el procedimiento, deben ser registrados en un formato similar a la tabla N 1.L =Le= p = =Tabla N 1 Registro de informacin del Laboratorio Descarga a travs de vertederosN de Ensayo Qr(m3/h) HT(cm) H (cm)0102030405067.0 CALCULOS Y PRESENTACION DE RESULTADOSVer tem 3.8 y 3.9 de Redaccin de Informes, complementar con tem 2.0 d de experimentos de laboratorio de Mecnica de Fluidos e Ingeniera Hidrulica. Los resultados de todos los clculos se deben presentar en un formato similar a la tabla N 2.Tabla N 2 Resultado de los clculos del Laboratorio Descarga a travs de vertederosNEnsayoHT(cm)p(cm)H(cm)Q(l/s)C0102030405068.0 CONCLUSIONESEn base a los datos, clculos y grficos que sirven de sustento para comprobar el principio terico, establezca lasconclusiones pertinentes,segn lasindicacionesdel tem3.11deRedaccin de Informes.CALIBRACION DE VERTEDEROS POR EL METODO GRAVIMETRICO1.0 INTRODUCCION.Los vertederos se usan para medir caudales, en especial en canales y ros, por lo general pueden ser deformatriangular yrectangular, puedenser dedescargalibreosumergidos, depared delgada o gruesa, con contracciones laterales o sin ellas.Para ciertas geometras, las mas simples y las mas usadas, elcaudalse relaciona con la altura aguasarribadel vertedero, informacinquereferidosavarioscaudales, sirveparaelaborar la curva de calibracin.2.0 OBJETIVOObtener experimentalmentelarelacincaudal versuscargasobreel vrtice, paraunvertedero triangular de pared delgada.3.0 BREVE FUNDAMENTO TEORICOConsideremos un vertedero triangular de pared delgada, con ngulo de abertura, grados, por el que descarga un cierto caudal, siendo H la carga o altura del agua sobre el vrtice.

B)H LoVertederoA)LidyyHFigura N 1La velocidad a la profundidady : v= 2gyentonces el caudal ser Q= vdA= v x dy 0H Por tringulos semejantes:xH- yLHde donde : x =L (H- y)Hy entonces Q= 2gy LH(H y) dy0H Considerando queL2Htan 2 e integrando se obtiene que:Q=8152g tan 2H2.5

_,

.( 1 )Esta frmula nos da elvalor delcaudalterico debido a que la descarga a travs delvertedero depende de sus caractersticas propias, de la velocidad de aproximacin, que es no uniforme, de la contraccin de la lmina vertiente, aireacin, etc. La frmula general de la descarga es de la forma:Q=C tan 2 Hn..( 2 ) Al proceso mediante el cual se obtiene esta relacin entre H y Qpara un vertedero en particular,se le denomina calibracin. Se debe tener en cuenta que el valor de H debe ser mayor de 8 mm. para evitar efectos de adherencia.4.0 EQUIPO Vertedero de escotadura triangular con abertura de 90. Linnmetro. Balanza . Recipiente. Cronmetro. Termmetro. Banco de tuberas.5.0 PROCEDIMIENTO5.1 PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO Calibrar la balanza y pesar el recipiente vaco. (WR). Hacer lalecturadel linnmetrocolocando lapuntadeestesobreel vrticedelvertedero. (L0). Ver figura N 1 A) Abrir la vlvula y establecer un flujo a travs de una de las tuberas del banco. Colocar elrecipiente a la salida del vertedero, recoger una cierta cantidad de agua , durante un cierto perodo de tiempo, (t) y luego pesar el conjunto. (Ww + WR). (Repetir este procedimiento 3 veces. Hacer lalecturadel linnmetrocolocandolapuntadeste, deformaquecoincida exactamente con la superficie del agua, aguas arriba del vertedero. (Li). Ver figura N 1 A). Medir la temperatura del agua. (T).Repetir la prueba para varios caudales diferentes.5.2 PROCEDIMIENTO EN GABINETE Con la informacin obtenida adecuando a las caractersticas del equipo, usando la ecuacin (2) se obtiene el caudal terico y por el mtodo gravimtrico el caudal real. Haciendo esta determinacin para varios caudales se puede elaborar la curva de calibracin que le corresponde al vertedero usado.Con los resultados obtenidos anteriormente, trace en un papel milimetrado la curva Q vs. H.6.0 DATOS Y SU PRESENTACIONSegn tem 3.7 de Redaccin de informes, los datos obtenidos segn el procedimiento, deben ser registrados en un formato similar a la tabla N 1.Temp. del agua= Lo=Wr (peso del recipiente) =Tabla N 1

Registro de informacin del Laboratorio Calibracin de vertederos por el Mtodo GravimtricoN de Ensayo t(seg) W agua (gr) Li (cm)0102030405067.0 CALCULOS Y RESULTADOSVer tem 3.8 y 3.9 de Redaccin de Informes, complementar con tem 2.0 d de experimentos de laboratorio de Mecnica de Fluidos e Ingeniera Hidrulica. Los resultados de todos los clculos se deben presentar en un formato similar a la tabla N 2.Tabla N 2

Resultado de los clculos del Laboratorio Calibracin de vertederos por el Mtodo GravimtricoNEnsayoW agua(gr)t(seg)Q(cm3/seg)Q(l/s)H(cm)0102030405068.0 CONCLUSIONESEn base a los datos, clculos y grficos que sirven de sustento para comprobar el principio terico, establezca lasconclusiones pertinentes,segn lasindicacionesdel tem3.11deRedaccin de Informes.FUERZA SOBRE UNA COMPUERTA1. 0 INTRODUCCIONLas fuerzas horizontales causadas por la presin sobre superficies que encierran al fluido, aumentan linealmente con la profundidad, de modo que se tienen fuerzas distribuidas no uniformes actuando sobre ellas. Las compuertas son equipos mecnicos para elcontrol de flujo de agua y mantenimiento en los diferentes proyectos de ingeniera, tales como presas, canales y proyectos deirrigacin. Existendiferentestiposconunavariadaclasificacinsegnsuforma, funciny movimiento.La determinacin de la fuerza sobre la compuerta, se puede calcular por medio de la aplicacin delprincipio de impulso-momento.2.0OBJETIVOElobjetivo de la presente prctica es la determinacin experimentalde la fuerza ejercida por elflujo sobre una compuerta deslizante montada en el canal de pendiente variable del laboratorio.3.0 BREVE TEORIA

Fy1v 1

av2y2 Figura N 1

Cuando se tiene una compuerta con un flujo por debajo de ella, la distribucin de presiones sobre sta difiere de la que se tiene en el caso esttico. En el caso dinmico parte de la altura de presin hidrosttica se manifiesta como carga de velocidad.Ladeterminacindelafuerzatotal queactasobrelacompuertapuedehallarseapartir deldiagrama de distribucin de presiones hidrodinmicas: F = b p dhy1 0adonde:b = ancho del canalp = presin actuante sobre la compuertah = distancia de un punto de la compuerta respecto a su base.Otra manera de determinar la fuerza que acta sobre la compuerta es empleando las ecuaciones de cantidad de movimiento y de continuidad:La ecuacin de cantidad de movimiento: F = QV,que para el caso de la figura N 1 seria

12 b y12 - 12 b y22 - F =Q (v2 - v1) .(1)La ecuacin de continuidad:Q = b v1 y1 = b v2 y2 . (2)Expresando v1 en funcin de v2 de la ecuacin (2), reemplazando en (1) y despejando F se obtiene: F = (y -y ) g b2 (y + y )-Q y1 2 1 222b y1

1]11..( 3 )La ecuacin N (3) nos permite determinar la fuerza en estudio sobre la compuerta 4.0 EQUIPO Canal de pendiente variable. Compuerta Rotmetro. Linnmetro Wincha.5.0 PROCEDIMIENTO5.1 PROCEDIMIENTO EN EL LABORATORIO. Medir la abertura de la compuerta a Establecer un flujo a travs del canal. Medir el caudal. Medir los tirantes y1 e y2 . Ver figura N 1 Repetir el procedimiento para cinco caudales diferentes.5.2 PROCEDIMIENTO EN GABINETE.Con los datos registrados en la prctica realice los clculos correspondientes con la ecuacin (3). 6.0 DATOS Y SU PRESENTACIONSegn tem 3.7 de Redaccin de informes, los datos obtenidos segn el procedimiento, deben ser registrados en un formato similar a la tabla N 1.Temperatura del agua:a = Ancho del canal: bO = 30 cm.Tabla N 1 Registro de informacin del Laboratorio Fuerza sobre una compuertaN de Ensayo Q = (m3/h)y1(cm) y2 (cm)01020304057.0 CALCULOS Y PRESENTACION DE RESULTADOS. Ver tem 3.8 y 3.9 de Redaccin de Informes, complementar con tem 2.0 d de experimentos de laboratorio de Mecnica de Fluidos e Ingeniera Hidrulica. Los resultados de todos los clculos se deben presentar en un formato similar a la tabla N 2.Tabla N 2 Resultado de los clculos del Laboratorio Fuerza sobre una compuertaNEnsayoQ(m3/s)y1(m)y2(m)F(N)01020304058.0 CONCLUSIONESEn base a los datos, clculos y grficos que sirven de sustento para comprobar el principio terico, establezca lasconclusiones pertinentes,segn lasindicacionesdel tem3.11deRedaccin de Informes.