Canal de Pendiente Variable 5t0

UIVERSIDAD ANDINA UIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES NESTOR CACERES

VELASQUESVELASQUESTEMA:

CANAL DE PENDIENTE VARIABLE CANAL DE PENDIENTE VARIABLE LONGITUD 15 m. LONGITUD 15 m.

DOCENTEDOCENTE

Ing. HERNAN ALMONTE PILCOIng. HERNAN ALMONTE PILCO

UIVERSIDAD ANDINA NESTOR UIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUESCACERES VELASQUES

Capitulo I: Descripción y Composición del Canal Abierto de

Pendiente Variable

INDICE GENERALINDICE GENERAL

Capitulo I: Descripción y Composición del Canal Abierto de Pendiente Variable

Capitulo II: Instrumentos y Componentes del Canal de Pendiente Variable

Capitulo III: Sistema Automática Adquisición Datos Para H91.8D

Descripción y Composición del Canal de Pendiente Variable

La Empresa Didacta Italia ha realizado una serie de canales de distinta longitud:

H91.8D/15 m

De iguales características técnicas, que representan un necesario auxilio didáctico para estudiar los fenómenos de hidrodinámica en canales abiertos de agua continúa..

Las paredes laterales del canal son de vidrio para mayor visibilidad pero su fondo es de chapa de acero inoxidable.




La estructura, a su vez, gracias a un gozne central y a un mecanismo de biela-manivela puede cambiar de pendiente hasta los 3 grados y menos 0.5 grados. A lo largo de ambas paredes del canal está instalado un carril guía de sección cilíndrica, sobre el cual corre una carretilla con los accesorios e instrumentos necesarios para las prácticas. Las dimensiones del canal y los modelos han sido elegidos cuidadosamente para permitir un profundizado estudio de los fenómenos hidrodinámicos.


Una bomba de recirculación conectada con dos Una bomba de recirculación conectada con dos tanques de recolección asegura el flujo de agua. tanques de recolección asegura el flujo de agua.

Una serie de instrumentos de medida completa la Una serie de instrumentos de medida completa la unidad de estudio.unidad de estudio.

Todas las partes metálicas están fabricadas con Todas las partes metálicas están fabricadas con metales inoxidables.metales inoxidables.



Descripción y Composición Descripción y Composición

I ParteI Parte

El tanque de recogida del agua está construido en acero inoxidable reforzado.

El tanque recoge el agua necesaria para inundar la sección de prueba del canal mismo.

Para la generación de la corriente hidráulica en la sección de prueba del canal, en proximidad del tanque de recogida está colocada una electrobomba centrífuga con válvula de parcialización de la aspiración.


II Parte

Esta es la parte más importante del conjunto pues aquí se realizan todas las experimentaciones hidráulicas. En el canal de prueba se generan los fenómenos hidrodinámicos típicos de un canal inclinado; añadiendo los modelos opcionales propuestos se pueden ampliar las experiencias.


Para producir perfectamente el binomio superficies lisas y fenómenos hidráulicos visibles, las paredes verticales del canal han sido construidas en vidrio templado mientras que el fondo ha sido realizado en acero inoxidable.

Donde termina la sección de prueba ha sido prevista una compuerta accionable manualmente, que permite variar el nivel del agua en el interior del canal, dicha compuerta de tipo vertical tiene el movimiento de cierre de abajo hacia arriba.


La entera estructura del canal formada por la sección de prueba, viga de soporte y tanque de descarga tiene la posibilidad de ser inclinada de hasta 3º , con un mecanismo de manivelas accionado por un motorreductor que permite variar en continuo dicha inclinación.


III Parte

El tanque de alimentación del canal está directamente conectado a la sección de prueba; un particular perfil de envite y la ausencia de aristas, permiten alimentar el canal sin turbulencias que perturbarían las pruebas.


IV Parte

El cuadro de mando y control está colocado en posición descentrada del canal y está instalado sobre un bastidor de soporte.

En el cuadro están alojados los mandos de la bomba centrífuga, del motorreductor y el interruptor general. En el mismo cuadro, en el caso de que el canal esté dotado de accesorios que necesitan alimentación eléctrica, serán colocados sus respectivos alimentadores eléctricos.


Panel de control:

1 - Cuadro eléctrico general2 - Lámpara espía tolva vibrante (opcional cod. 934270)3 - Potenciómetro tolva vibrante, (opcional cod 934270)4 - Lámpara espía generador de ondas, (opcional cod. 934264)5 – Potenciómetro generador de ondas, (opcional cod. 934264)


6 - Interruptor tolva vibrante (opcional cod. 934270)

7- Pulsante luminoso marcha generador de ondas, (opcional cod. 934264)

8 - Pulsante luminoso parada generador de ondas, (opcional cod. 934264)

9 - Lámpara espía presencia fases.

10 - Lámpara espía interruptor magnetotermico RT1

11 - Lámpara espía interruptor magnetotermico RT2


12 - Lámpara espía presencia 24 V

13 - Lámpara espía motorreductor en marcha, antihorario -horario

14 - Lámpara espía arranque a estrella

15 - Lámpara espía bomba en marcha

16 - Interruptor general

17 – Botón de emergencia

18 - Botón marcha antioraria motorreductor

19 - Botón marcha horaria motorreductor

20 - Botón marcha bomba de circulación

21 - Botón detención bomba de circulación


INSTRUMENTOS Y COMPONENTES DEL CANAL DE PENDIENTE VARIABLE DE 15 m.

Capitulo II: Instrumentos y Componentes del

Canal de Pendiente Variable


Tubo de Pitot: Medición de la velocidad y del caudal

Introducción:

El tubo de Pitot, conectado al manómetro en U permite adquirir la velocidad del fluido en el canal.

Antes de su utilización, hay que atenerse a la puesta en función específica para evitar que la presencia de burbujas de aire en el interior de los tubos que conectan al instrumento, al manómetro puedan falsear la medida.



Resultados experimentales

Declive Pd h b v Q

[%] [mmH2O] [m] [m] [m/s] [m3/h]


Cálculo del declive del canal Introducción: El declive en un canal es necesario para superar las resistencias de fricción debidas a las paredes.Objeto del ejercicio es el de adquirir familiaridad con respecto a las diversas definiciones que, en la práctica, se usa dar al declive y a las modalidades de paso de una definición a otra.A menudo, en efectos, se habla de canales con un declive de x grados; asimismo con frecuencia se hace referencia a declives del y por ciento o del z por mil.


Fig. – Canal en posición horizontal (a) - contra pendiente (b) - inclinación máxima (c)


En la misma el segmento AC representa la longitud del canal; más precisamente, en nuestro caso, la distancia entre los índices de lectura y el centro de rotación del canal. El segmento AB es la altura medida por los índices de lectura.


Con frecuencia, en este caso, el declive es expresado en porcentaje:

P% = 100. tan

o bien:

P%o = 1000 . tan

AB = AC .sin


PP% PP%o AB

[º] [%] [%o] [mm]


VERTEDEROS (weirs)

Se llama vertedero a la estructura hidráulica sobre la cual se efectúa una descarga a superficie libre. El vertedero puede tener diversas formas según las finalidades a las que se destine. Si la descarga se efectúa sobre una placa con perfil de cualquier forma pero de arista aguda, el vertedero se llama de pared delgada; cuando la descarga se realiza sobre una superficie, el vertedero se denomina de pared gruesa. Ambos tipos pueden utilizarse como dispositivos de aforo en el laboratorio o en canales de pequeñas dimensiones. El vertedero de pared gruesa se emplea además como obra de control o de excedencias en una presa y como aforador en grandes canales.


Vertederos de pared delgadaLa utilización de vertederos de pared delgada está limitada generalmente a laboratorios, canales pequeños y corrientes que no lleven escombros y sedimentos. Los tipos más comunes son el vertedero rectangular y el triangular. La cara de aguas arriba debe ser instalada verticalmente y el borde de la placa debe estar cuidadosamente conformado. La estructura delgada está propensa a deteriorarse y con el tiempo la calibración puede ser afectada por la erosión de la cresta.


Calculo del caudal con vertedor simple tipo Bazin

Introducción:

La figura 4.3 representa el vertedor simple tipo Bazin.

En la misma están representados los datos constructivos del accesorio suministrado en dotación.


Calculo del caudal con vertedor simple tipo Bazin



Utilizando el vertedor de umbral simple tipo Bazin, es posible calcular el caudalsegún la fórmula: donde:Q = es el caudal medido utilizando el vertedor Bazinu = es el coeficiente de flujo que varía en función de la forma asumida por la vena fluente (se sugiere utilizar los valores 0.385 - 0.433 - 0.46 - 0.497 ¬0.554)b = es el ancho del canalh = es el desnivel entre el umbral y la superficie de la corriente al inicio del empuje al desemboqueg = es la aceleración de gravedad

hghbuQ **2***



Declive u h b Q

[%] [-] [m] [m] [m3/h]


Sugerencias:Se puede repetir el cálculo y la comparación para condiciones diferentes, obtenidas con diversas regulaciones de la válvula de mariposa y de la compuerta de entrada.Además, es posible repetir las pruebas colocando el vertedor en posiciones diversas del canal.


Cálculo del caudal con vertedor rectangular Introducción:

La figura 4.4 representa el vertedor rectangular.

En la misma están representados los datos constructivos del accesorio suministrado en dotación.


Cálculo del caudal con vertedor rectangular



Utilizando el vertedor rectangular es posible calcular el caudal según la siguiente formula: donde:Q = es el caudal medido utilizando el vertedor rectangularP = es el coeficiente de flujo que varia en función de la forma asumida por la vena fluente (se sugiere utilizar los valores 0.385 - 0.433 - 0.46 - 0.497 ¬0.554)b' = es el ancho del umbralh = es el desnivel entre el umbral y la superficie de la corriente al inicio del empuje al desemboqueg = es la aceleración de gravedad

hghbuQ **2*'**


RESULTADOS EXPERIMENTALES

Declive u h b' Q

[%] [-] [m] [m] [m3/h]


Calculo del caudal con vertedor triangular

Introducción:

La figura 4.5 representa el vertedor triangular.La figura 4.5 representa el vertedor triangular.

En la misma están representados los datos En la misma están representados los datos constructivos del accesorio suministrado en constructivos del accesorio suministrado en dotación.dotación.


Calculo del caudal con vertedor triangular



Utilizando el vertedor triangular es posible calcular el caudal según la siguiente fórmula:

Donde:Q = es el caudal medido utilizando el vertedor triangularu = es el coeficiente de flujo que varía en función de la forma asumida por la vena fluente (se sugiere utilizar los valores 0.385 - 0.433 - 0.46 - 0.497 ¬0.554)b = es el ancho del canalh = es el desnivel entre el vértice del triángulo y la superficie de la corriente al inicio del empuje al desemboqueg = es la aceleración de gravedad

2tan**2*

15

8 2

5 hguQ



Declive u h B Q

[%] [-] [m] [0] [m3/h]

0 .46 60




Vertedor de pared gruesa

Este tipo de vertederos es utilizado principalmente para el control de niveles en los ríos o canales, pero pueden ser también calibrados y usados como estructuras de medición de caudal.Son estructuras fuertes que no son dañadas fácilmente y pueden manejar grandes caudales. Algunos tipos de vertederos de borde ancho son:



Cálculo del caudal con vertedor de umbral ancho

Introducción:

La figura 4.6 representa el vertedor de umbral ancho.En la misma están representados los datos constructivos del accesorio suministrado en dotación.






Utilizando el vertedor de umbral ancho es posible calcular el caudal según la siguiente fórmula:

donde:Q = es el caudal medido utilizando el vertedor de umbral anchou = es el coeficiente de flujo que varía en función de la forma asumida por la vena fluente (se sugiere utilizar los valores 0.385 - 0.433 - 0.46 - 0.497 ¬0.554)b = es el ancho del canalh = es el desnivel entre el vértice del triángulo y la superficie de la corriente al

inicio del empuje al desemboqueg = es la aceleración de gravedad

hghbuQ **2***


RESULTADOS EXPERIMENTALES

Declive u h b Q

[%] [-] [m] [0] [m3/h]


Compuerta vertical – Verificación del salto Introducción Una situación típica para la formación del salto de agua es la que interviene después de una compuerta, la cual deje salir bajo batiente la corriente.La misma se manifiesta como una elevación brusca de la superficie libre de la corriente a la cual corresponde una rápida reducción de la velocidad y una transformación de energía cinética en energía potencial.


Compuerta vertical – Verificación del salto


Hasta que la medida de la elevación se mantiene dentro de límites modestos, del orden de la profundidad de la corriente veloz en llegada (como representado en la figura), el salto se realiza de forma gradual, a través de pequeñas ondulaciones de amplitud decreciente.La relación entre las profundidades y de las corrientes, respectivamente veloz y lenta, en el caso de canales de sección rectangular, es la siguiente (Bresse):

1

1*81

2

3

12

kaa


Como se recordará, la altura crítica k (la altura Como se recordará, la altura crítica k (la altura correspondiente a la velocidad crítica) está correspondiente a la velocidad crítica) está vinculada al caudal Q por la siguiente relación:vinculada al caudal Q por la siguiente relación:

Donde:Q = es el caudal en m3/seg.g = es la aceleración de gravedadb = es el ancho del canalCuando la profundidad de la corriente lenta no supera los 7/5 aproximadamente de k, el salto se realiza en la forma ondulada descrita.

32

2

*bg

Qk


SugerenciasSe pueden obtener variaciones a la altura S actuando sobre la compuerta insertada e intervenciones sobre la compuerta de descarga permiten determinar nuevas condiciones de trabajo a paridad de caudal.Tales modificaciones de la vena fluida provocarán la generación de tipos de saltos diferentes, libres o anegados.


Compuerta vertical - Cálculo del caudal Introducción Consideremos el caso de la compuerta vista en el ejercicio anterior: el flujo se dice libre cuando el canal aguas abajo está ocupado enteramente por corriente veloz o como en el caso considerado, la corriente se vuelve lenta a través de un salto situado a una cierta distancia de la compuerta.El flujo, por el contrario, sería afectado por aguas abajo, si el nivel del canal fuese tan elevado de provocar un salto anegado; es decir, un salto en que la boca de la compuerta está, aguas abajo al menos parcialmente sumergida.Indicando con la carga total antes de la compuerta, la velocidad de flujo se reduciría a un valor tanto más pequeño


En caso de que la abertura fuese completamente rebasada y en el canal, en su parte más adelante, el agua se pudiese considerar en quietud.En el caso de flujo libre y si el salto no alcanza la sección contraída, se puede expresar el caudal con:

donde:Cu = representa un coeficiente (cuyo valor medio es 0.97) que considera la pérdida de carga hasta la sección contraída.b = es el ancho del canala1= es la altura alcanzada por la corriente veloza3= es la carga antes de la compuerta

)(*2*** 131 aagabCQ u


RESULTADOS EXPERIMENTALESRESULTADOS EXPERIMENTALES

SugerenciasVerificar el comportamiento también con fuertes inclinaciones del canal.Verificar el comportamiento también con fuertes inclinaciones del canal.

Declive Cu b a1 a2 Q

[%] [-] [m] [m] [m] [m3/h]


Pilar de puente de sección Cilíndrica y rectangular

Introducción

En la figura 4.13 se representa el accesorio Pilar de En la figura 4.13 se representa el accesorio Pilar de puente de sección cilíndrica y rectangular disponible en puente de sección cilíndrica y rectangular disponible en dotación con el. canal.dotación con el. canal.


Fig. 4.13 - Pilar de puente


La finalidad del accesorio consiste en permitir la visualización del regolfo que se forma ante un obstáculo sumergido en la corriente fluida de un canal. Se puede evaluar cualitativamente el efecto de la diferente sección (redondeada o no) y del caudal.En otras palabras, se puede simular el comportamiento del pilar de un puente en un río en condiciones normales o cuando se presenta una riada.


Pilar de puente

Introducción

En la figura 4.14 se representa el accesorio Pilar de puente en dotación con el canal.


Fig. 4.14 - Pilar de puente


La finalidad del accesorio consiste en permitir la visualización del regolfo que se forma en correspondencia de un obstáculo doble sumergido en la corriente fluida de un canal. Se puede evaluar cualitativamente el efecto de la sección diferente (redondeada o no) y del caudal.En otras palabras, se puede simular el comportamiento de un par de pilares de un puente en un río, en condiciones normales o cuando se presenta una riada.


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESConclusionesEl canal de pendiente variable de 15 m. es un dispositivo para transportar líquidos. El movimiento del líquido se realiza por acción de la gravedad, gracias al desnivel del fondo del canal. La presión en la superficie libre del liquido es cero; es decir tan solo actúa la presión atmosférica que sirve para confirmar los conceptos teóricos desarrollados en clase, con el comportamiento real de los fenómenos físicos; para luego aplicar con confianza los conceptos teóricos en el estudio, diseño y construcción de sistemas hidráulicos.


Recomendaciones

Con los ensayos que se brindan se puede realizar para las mediciones de los caudales para los canales abiertos

En el canal de pendiente variable se puede estudiar los fenómenos de hidrodinámica en canales abiertos de agua continua.

Los vertederos de pared delgada como pared gruesa pueden utilizarse en canales u obras de laboratorio o en canales pequeños que por lo general no transportan sedimentos.


Los vertederos de pared gruesa se emplean en forma generalizada en obras de control y excedencias en presas y en grandes canales.Los vertederos mas comunes de trabajos de laboratorio y en pequeña obras de riego y drenaje son los vertederos rectangulares y los triangulares. Las secciones de canales pueden ser rectangulares, trapeciales, triangulares, parabólicas, circulares, compuestas y en general de cualquier forma geométrica.

SIETE PASOS SIETE PASOS PARA ALCANZAR PARA ALCANZAR

EL EXITOEL EXITO

1er. PASO 1er. PASO

1. LLEGA SIEMPRE TEMPRANO

2do. PASO 2do. PASO


2. TRABAJA DURO

3er. PASO 3er. PASO


2. TRABAJA DURO

3. NUNCA TE QUEJES

4to. PASO 4to. PASO


2. TRABAJA DURO

3. NUNCA TE QUEJES

4. DISPUESTO A AYUDAR

5to. PASO 5to. PASO


2. TRABAJA DURO

3. NUNCA TE QUEJES


5. PAGA EL PRECIO

6to. PASO6to. PASO


2. TRABAJA DURO

3. NUNCA TE QUEJES


5. PAGA EL PRECIO

6. B. EXCELENCIA

7mo. PASO7mo. PASO


2. TRABAJA DURO

3. NUNCA TE QUEJES


5. PAGA EL PRECIO

7. SE LEAL

6. B. EXCELENCIA

N

R

VI

N

GRACIASGRACIAS

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