HIDRAULICA3

ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

Facultad de Ingeniera Civil y Ambiental

Ingeniera Ambiental

Laboratorio de Hidrulica Bsica

PRCTICA No. 01

METODOS DE MEDICION DE CAUDAL EN UN CANAL ABIERTO

Nombre: Fernanda Iles Fecha de Realizacin: 19 05 2015.Fecha de Entrega: 26 05 2015

PRCTICA No. 11. OBJETIVOS:

Conocer y comparar tres mtodos de medicin de caudal. Familiarizar al estudiante con varias definiciones bsicas utilizadas en hidrulica.

2. GENRALIDADES:

La medida de caudal consiste en la determinacin de la cantidad de volumen que circula por un ro, conduccin, canal, etc por unidad de tiempo.

3. DEFINICIONES:

CAUDAL, GASTO O DESCARGA.-

Caudal es la cantidad de fluido que avanza en una unidad de tiempo por un ro, canal, oleoducto, tubera, etc. Se define tambin como el volumen de fluido que pasa por un rea determinada en la unidad de tiempo.

Unidad Bsica Sistema Internacional (S.I.): metro cbico/segundo (m3/s)

VELOCIDAD.-

Es la relacin que se establece entre la distancia que recorre un objeto y el tiempo que invierte en ello. Por lo tanto se puede utilizar la siguiente ecuacin:

Donde:V = Velocidad (m/s)X = Distancia recorrida (m)t = tiempo (s)

Unidad Bsica Sistema Internacional (S.I.): metro/segundo (m/s)

AREA DE LA SECCIN TRANSVERSAL.-

Es el rea que ocupa el lquido en el canal en direccin normal al flujo

Unidad Bsica Sistema Internacional (S.I.): metro cuadrado (m2)

4. SNTESIS TERICA:

Existen varios mtodos de medicin de caudal en un canal abierto, los ms utilizados se presentan a continuacin:

MTODO VOLUMTRICO.-

Consiste en la medicin del tiempo que se tarda en llenar un recipiente de volumen conocido. El tiempo de llenado debe ser medido con precisin especialmente cuando se trata de pocos segundos. Para obtener mejores resultados es necesario realizar la medicin del mismo caudal varias veces y encontrar un promedio con los resultados.

MTODO DE VELOCIDAD EN LA SUPERFICIE.-

Este mtodo se basa en la medicin de la velocidad superficial del flujo a travs del tiempo que tarda un objeto flotante en recorrer una determinada distancia en el canal, adems se debe determinar el rea de la seccin transversal del canal hasta la altura donde llega el flujo. Para lo cual se utiliza la siguiente frmula:

Donde:

Q = Caudal (m3/s)V = Velocidad superficial del flujo (m/s)A = rea de la seccin transversal (m2)

MTODO DEL TRAZADOR.-

Este mtodo consiste en verter en el fluido una cantidad de trazador y medir el tiempo que recorre aguas abajo una distancia conocida. El colorante debe aadirse rpidamente para que se dezplace aguas abajo. Se mide el tiempo que tarda el primer punto de trazador y el ltimo en llegar, se utiliza la media de los resultados para obtener la velocidad media utilizando la ecuacin del caudal indicada en el mtodo anterior.

5. INSTRUMENTACIN:

Canal Hidrodinmico Balde Cronmetro Pelota de Ping Pong Limnmetro Flexmetro

6. PRUEBAS A REALIZARSE:

MTODO VOLUMTRICO:

Abrir la llave del canal hidrodinmico. Tener cuidado que el calado sea pequeo con la finalidad de poder tomar el volumen en el balde debido que el recipiente es muy pequeo. Calcular el volumen del recipiente a utilizar en el llenado del caudal. Tomar con el cronmetro el tiempo que tarda en llenarse el recipiente. Realizar este procedimiento al menos tres veces con el mismo caudal para verificar el valor. Con los valores encontrados podemos calcular el caudal.

MTODO DE VELOCIDAD EN LA SUPERFICIE.-

Con el mismo caudal utilizado en el mtodo volumtrico seleccionar y medir 3 m del canal. Con el cronmetro tomar el tiempo de recorrido de un cuerpo flotante en este caso la pelota de ping pong en la distancia medida anteriormente. Realizar este procedimiento al menos tres veces con el mismo caudal para verificar el valor. Medir el calado en el canal con la ayuda del limnmetro para encontrar el rea de la seccin transversal en el canal de ancho 0,40 m Con los valores encontrados anteriormente podemos calcular la velocidad superficial y a su vez el caudal.

MTODO DEL TRAZADOR.-

Con el mismo caudal utilizado en los dos mtodos anteriores seleccionar y medir 2 m del canal; con la finalidad que el fluido no se desvanezca rpidamente. Vierta en el fluido una cantidad de trazador de forma rpida y puntual al inicio de la distancia medida anteriormente. Tome el tiempo de llegada del primer y ltimo punto de la nube de colorante. Se utilizar el promedio de estos valores. Realizar este procedimiento al menos tres veces con el mismo caudal para verificar el valor. Calcule el rea de la seccin transversal. Con los valores encontrados anteriormente podemos calcular la velocidad y a su vez el caudal.

7. PRESENTACION DE RESULTADOS:

7.1. - EJEMPLO DE CLCULO

METODO VOLUMTRICO:

D= 0,332 mR= 0,166m

d= 0,224 mr= 0,112m

h= 0,319 m

MTODO DE VELOCIDAD EN LA SUPERFICIE:

Distancia:3 mCalado:0,050 m

Ancho0,4mTiempo:9,49 s

MTODO DEL TRAZADOR:

Distancia:2 mCalado:0,050 m

Ancho0,4m

7.2. PRESENTACIN DE RESULTADOS:

MTODO VOLUMTRICO:

CAUDALVOLUMEN DEL RECPIENTE (lt)TIEMPO (s)VOLUMEN DEL RECPIENTE (m)CAUDAL (lt/s)CAUDAL (m/s)

117,82,540,01787,2060,00721

2,33

2,54

2,47

Tabla 1. - Caudal medido a travs del Mtodo Volumtrico para el primer caudal


217,82,530,01787,400,00740

2,37

2,32

2,41

Tabla 2. - Caudal medido a travs del Mtodo Volumtrico para el segundo caudal


317,81,770,017810,620,01062

1,53

1,73

1,68

Tabla 3. - Caudal medido a travs del Mtodo Volumtrico para el tercer caudal

METODO DE LA VELOCIDAD EN LA SUPERFICIE:

CAUDALDISTANCIA (m)TIEMPO (s)CALADO (m)Ancho (m)AREA (m)VELOCIDAD (m/s)CAUDAL (lt/s)CAUDAL (m/s)

139,30,050,40,0200,3166,3560,006

9,360,05

9,80,05

9,490,051

0,050

Tabla 4. - Caudal medido a travs del Mtodo de la velocidad en la superficie para el primer caudal


237,920,05750,40,0230,3778,5850,009

7,850,057

8,080,056

7,950,057

0,057

Tabla 5. - Caudal medido a travs del Mtodo de la velocidad en la superficie para el segundo caudal


337,070,0660,40,0270,42611,3300,011

7,10,067

6,960,066

7,040,067

0,067

Tabla 6. - Caudal medido a travs del Mtodo de la velocidad en la superficie para el tercer caudal

METODO DEL TRAZADOR:


126,590,050,40,0200,3106,2250,006

5,980,05

6,810,05

6,460,051

0,050

Tabla 7. - Caudal medido a travs del Mtodo del trazador para el primer caudal


225,860,05750,40,0230,3417,7560,008

5,910,057

5,830,056

5,870,057

0,057

Tabla 8. - Caudal medido a travs del Mtodo del Trazador para el segundo caudal


325,280,0660,40,0270,37810,0470,010

5,390,067

5,2150,066

5,300,067

0,067

Tabla 9. - Caudal medido a travs del Mtodo del Trazador para el tercer caudal

8. CONCLUSIONES:

1.- Ventajas y desventajas de los mtodos de Medicin del CaudalMtodos de MedicinVentajasDesventajas

Mtodo VolumtricoEs muy sencillo de calcular si se cuenta con un recipiente de medidas conocidas.Es util siempre y cuando el caudal sea pequeo; o por ejemplo si se tiene un caudal de 4lt se necesitara un recipiente de 10 lt.

Mtodo de la Velocidad en la SuperficieEs mas preciso al momento de determiner el caudal debido que si se cuenta con el area de la seccin; el tiempo la distancia es facil la determinacin del caudal.Una de las principales desventajas de este mtodo es que si se tiene un rio no se tendra un rea recta; y ste mtodo exige que el rea sea recta; que no presente erosion o asentamientos en el lecho del ro.

Mtodo del TrazadorCon este mtodo se pretende conocer la velocidad media de la seccin para ser multiplicada por el rea, y conocerel caudal, segn la ecuacin de continuidad.Son los ms sencillos pero tambin los ms impresisos por lo tanto su uso queda limitado a situaciones donde no se requiera de mucha precision

2.- Un mtodo aplicable a la medicion de caudales en rios seria el mtodo de la velocidad de las superficies. Ya que se puede calcular un rea aproximada y asi poder tener un caudal aproximado. 3.- Un mtodo aplicable a la medicion de caudales en tuberas seria el mtodo del trazador siempre y cuando se tenga a la mano un recipiente adecuado.

BIBLIOGRAFA:vila, S. (s.f.). Fundamentos de Hidrulica General (Vol. Vol. 1). Recuperado el Domingo 24 de Mayo de 2015Medicin de Caudal. (s.f.). Recuperado el Domingo 24 de Mayo de 2015, de Medicin de Caudal: http://materias.fi.uba.ar/7609/material/S0305MedicionCaudal1.pdfStreet, V. (s.f.). Elementos de Mecnica de Fludos. Recuperado el Domingo 24 de Mayo de 2015

9. ANEXOS:

Mtodos para medir el caudal.

Venturmetro:Inventado por Herschel, se compone de una boquilla redondeada, de la garganta o parte estrecha y de un difusor de ngulo conveniente para unirse a la caera en que se va a situar. Su funcin bsica consiste en producir un estrangulamiento en la seccin transversal en la tubera, el cual modifica las presiones. Mediante la variacin de estas presiones es posible conocer el gasto que circula por seccin.

Venturmetro en una tubera

VenturmetroDiafragmas:En tuberas donde se permita una gran prdida de energa para efectuar el aforo se puede utilizar un diafragma para estrangular la seccinConsiste en una placa, donde se encuentra un orificio de rea Ao, la cual se inserta dentro de la tubera en la seccin deseada. La modificacin en las velocidades ocasiona un cambio en las presiones, antes y despus del diafragma cuyo valor determina el gasto. Diafragma en una Tubera Diafragma en una Tubera

Documents

HIDRAULICA3