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GUIA DE PRACTICA DE LABORATORIO

CURSO : LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS II

CODIGO : IC – 338

DOCENTE : ING. JAIME LEONARDO BENDEZU PRADO

AYACUCHO – PERU2014

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA DE MINAS, GEOLOGICA Y

CIVILESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

LABORATORIO DE HIDRÁULICA

LABORATORIO No 1

DESCARGA DE ORIFICIO

1.1 OBJETIVOS:

- Determinar el Cd, Cc , Cv, la ecuación de la trayectoria de la vena líquida en función de la velocidad real y la ecuación de la descarga por un orificio

- Determinar el tiempo de descarga por orificio

1.2 MARCO TEORICO:

Flujo por un orificio en la pared de un tanqueSupóngase un orificio de pequeña sección sobre la pared lateral de un tanquecon fluido a presión en el interior, por ejemplo con agua con la superficie libre a unacierta altura por encima del orificio, como se muestra en la Figura 1.1.

Figura 1.1 Líneas de corriente en la descarga de un chorro desde un depósito porun orificio. Do= diámetro del orificio. Dvc= diámetro de la vena contracta.

Debido a la presión interior, por el orificio se producirá una descarga de agua,tanto mayor cuanto mayor sea el tamaño del orificio, en la dirección perpendicular a la pared. Lógicamente el fluido sale a través de toda la sección del orificio, pero enrealidad la dirección de la velocidad en cada posición es distinta. En efecto, la forma de las líneas de corriente por el interior del tanque hace que en la sección del orificio el vector velocidad tenga en cada punto una componente radial hacia el eje. El conjunto de estas componentes hacen que la sección del chorro se reduzca en cierta medida tras pasar el orificio, hasta que las componentes radiales se contrarrestan entre sí. La zona del chorro en la que la sección es mínima se desgina

como vena contracta. El efecto de vena contracta es tanto más acusado cuanto más vivos sean los bordes del orificio por el interior del tanque, pues más dificultad tienen entonces las líneas de corriente para adaptarse a la geometría.Atendiendo a la notación de la Figura 2, la carga H sobre el orificio se mide delcentro del orificio a la superficie libre del líquido. Se supone que la carga permanececonstante y que el depósito está abierto a la atmósfera. La ecuación de Bernoulli,aplicada desde un punto 1 en la superficie libre hasta el centro de la vena contracta,punto 2, establece que:

En este caso, las presiones p1 y p2, son iguales a la presión atmosférica local quese toma como referencia. Generalmente, la velocidad en la superficie libre, v1, essuficientemente pequeña, dada la gran sección del depósito, para poder despreciarlafrente al resto de términos. Si además tomamos el punto 2 como punto de referencia de elevación, entonces 1 2 z − z = H . Con todo esto, la ecuación (1), se escribe como:

que es la expresión del teorema de Torricelli.

Figura 2. Chorro descargado a través de un orificio.

1.3 EQUIPOS: - Tanque con orificio

- Wincha metálica.- Probeta graduada.- Cronómetro - Termómetro

1.4 PROCEDIMIENTO :

I.- DESCARGA POR ORIFICIO CON CARGA CONSTANTE1.- Se vierte agua en el recipiente hasta una carga determinada y se conserva

el nivel constante.2.- Se mide el diámetro del orificio 3.- Se mide el volumen de descarga de agua que sale por el orificio en un

tiempo determinado4.- Se mide distancia horizontal. y vertical de los puntos de la trayectoria de la

vena líquida .respecto al Orificio.5.- Se realiza los mismos procedimientos anteriores para cargas de 30cm.,

20cm y 10cm.6.- Se miden el tiempo de descarga por orificio para cargas iniciales de 10cm,

20cm y 30cm.

II.- DESCARGA POR ORIFICIO CON CARGA VARIABLE1.- Se vierte agua en el recipiente hasta una carga determinada (.30cm.,

20cm y 10cm.)2.- Para cada carga anterior se descarga por el orificio, controlando con un

cronómetro el tiempo de descarga.

1.5 TOMA DE DATOS:

I.- DESCARGA POR ORIFICIO CON CARGA CONSTANTE

Temperatura del agua =

Para orificio: h = carga = 10 cm, do = diám. del orificio =...........................

N° Vol. acumulado Tiempo Caudal = Vol / tiempo01020304

Caudal promedio =

N° 01 02 03 04 05XY




Caudal promedio =

N° 01 02 03 04 05XY



N° Vol. Acumulado Tiempo Caudal = Vol / tiempo01020304

Caudal promedio =N° 01 02 03 04 05XY




0304

Caudal promedio =

N° 01 02 03 04 05XY



N° Vol. Acumulado Tiempo Caudal = Vol / tiempo01020304

Caudal promedio =N° 01 02 03 04 05XY

II.- DESCARGA POR ORIFICIO CON CARGA VARIABLE

Longitud del Tanque = L = ………….. Ancho del Tanque = A = ……………

do = diám. del orificio =........................... Temperatura = …………….

Carga Tiempo-1 Tiempo-2 Tiempo-3 Tiempo promed.

10cm.20cm.30cm.

1.6 CUESTIONARIO:

1.- Calcular el Cd, Cc , Cv 2.- Determinar la ecuación de la trayectoria de la vena líquida en función de la velocidad real de descarga del orificio. 3.- Determinar la ecuación de descarga por el orificio4.- Determinar el tiempo de descarga por orificio con la formula teórica y comparar los resultados con los tiempos de descarga por orificio del ensayo.

..............................................Ing. Jaime L. Bendezú Prado

Docente.

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA DE MINAS, GEOLOGICA Y

CIVILESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL


LABORATORIO No 2

ESTUDIO DE VERTEDEROS2.1 OBJETIVOS:

Determinar el caudal con las formulas semiempíricas en vertedero rectangular (con contracción y sin contracción) y vertedero triangular y comparar con el caudal real.

2.2 MARCO TEORICO:

VERTEDEROS:Son simples aberturas sobre las cuales un líquido fluye, se puede considerar como un orificio sin el borde superior, los vertederos son utilizados en la medición de caudales de pequeños cursos de agua y conductos libres así también en el control del flujo en galerías y canales.

H = Carga del VertedorL = Longitud de la crestaB = ancho del canal

CLASIFICACION:1.- Por su forma

• simples: rectang., trapezoidal, triang. etc.• Compuesta: secciones combinadas.

2.- Por su altura relativa al umbral• Vertedero libre (p > p`)• Vertedor ahogado (p< p`)

3.- Por su espesor• V. de pared delgada (placas)• V. de pared gruesa (e > 0.66H)

4.- Por la longitud de la cresta• V. sin contracción lateral (L = B)• V. con contracción (L < B)

2.3 EQUIPOS: - Canal de vidrio con vertederos rectangular y triangular.- Bocatoma con barraje fijo.- Probeta.- Cronómetro.- Flexometro.

2.4 PROCEDIMIENTO :

1.- Se coloca en el canal un vertedero correspondiente (rectangular y triangular), luego se discurre agua por el canal, determinando las cargas respectivas.

2.- Se vierte agua en el canal correspondiente para el paso de esta sobre el barraje de la bocatoma (reducido), luego se determina la carga respectiva.

3.- Para los casos anteriores medir el volumen de descarga con una probeta y el tiempo acumulado con una probeta.

2.5 TOMA DE DATOS:

Vertedero Rectangular (con Contracción):

h = carga = ....., L = Longitud de la cresta del vertedero=N° Vol. Acumulado Tiempo Caudal = Vol /

tiempo010203

Caudal promedio =


tiempo010203

Caudal promedio =


tiempo010203

Caudal promedio =

Vertedero Rectangular (sin Contracción):


tiempo010203

Caudal promedio =


tiempo010203

Caudal promedio =


tiempo010203

Caudal promedio =

Vertedero Triangular:


tiempo010203

Caudal promedio =


tiempo010203

Caudal promedio =h = carga = ....., L = Longitud de la cresta del vertedero=

N° Vol. Acumulado Tiempo Caudal = Vol / tiempo

010203

Caudal promedio =

CUESTIONARIO:

1.- Graficar caudal versus carga.

2.- Determinar una formula en función de la carga para el cálculo de caudal en cada vertedero experimentado.

3.- Mencionar cual es el tipo de vertedero mas adecuado para determinación de caudales.

4.- ¿ Cual cree que sea el criterio para ubicar en un canal, un aforador vertedero?

5.- Determinar los caudales con la formula determinada para una carga de 2.2cm en los diferentes vertederos experimentados.

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA DE MINAS,

GEOLOGICA Y CIVILESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL


LABORATORIO No 3

ESTUDIO DEL MEDIDOR PARSHALL

3.1 OBJETIVOS: Determinar el caudal utilizando las formulas semiempíricas con el medidor

Parshall con descarga libre y sumergido y comparar con el caudal real.

3.2 MARCO TEORICO:

Medidores ParshallLos aforadores Parshall son instrumentos calibrados para la medida del caudal en cauces abiertos. Sedescribe técnicamente como un aforador de profundidad crítica.

Sus principales ventajas son que sólo existe una pequeña pérdida de carga a través del aforador, quedeja pasar fácilmente sedimentos o desechos, que no necesita condiciones especiales de acceso o unapoza de amortiguación y que tampoco necesita correcciones para una sumergencia de hasta un 60%.En consecuencia, es adecuado para la medición del caudal en canales de riego o en corrientesnaturales con una pendiente suave.

El medidor consiste en una sección convergente con el fondo a nivel, una sección de garganta con elfondo con pendiente descendente y una sección divergente con el fondo con pendiente ascendente Gracias a ello el agua escurre a velocidad crítica a través de la garganta.

W = ancho de la garganta =

1.- H = altura de agua en convergencia = ....., H2 = altura de agua en garganta (flujo sumergido) =


010203

Caudal promedio =



010203

Caudal promedio =



010203

Caudal promedio =CUESTIONARIO:1.- Calcular los caudales para los diferentes vertederos con las formulas semiempiricas y comparar con los caudales reales determinados.2.- Mencionar cual es el tipo de vertedero es mas adecuado para determinación de caudales.3.- Calcular los caudales con el medidor Parshall con la formula semiempirica y comparar con el caudal real determinado. 4.- ¿Cuál de los medidores de caudal cree que sea mas confiable? Vertedero o Parshall5.- ¿ Cual cree que sea el criterio para ubicar en un canal, un aforador?


Docente.




EXPERIMENTO N° 4: FLUJO PERMANENTE EN TUBERIASOBJETIVOS:

Determinar la perdida de carga por fricción en tuberías, el número de Reynold, el régimen de flujo en la tubería, el cálculo de la velocidad de corte.

EQUIPOS: Perdida de carga en tubería lineal.

PROCEDIMIENTO :1.- Se discurre agua por la tubería correspondiente en donde se tiene conectado dos tubos piezométricos.2.- Se mide la diferencia de alturas de nivel de agua en los tubos piezométricos.3.- Se mide la temperatura del agua.4.- Se mide el caudal a la salida de la tubería.

TOMA DE DATOS: D = diámetro de la tubería. =

1.- Δh = diferencia de altura de nivel de agua en tubos piezométricos = ............ T° = temperatura del agua =


010203

Caudal promedio =



010203

Caudal promedio =



010203

Caudal promedio =CUESTIONARIO:1.- Calcular el número de Reynold para cada caudal. y mencionar el de régimen de flujo.2.- Calcular el coeficiente de fricción para cada caudal. 3.- Graficar velocidad media versus coeficiente de fricción. 4.- Calcular la velocidad de corte. 5.- Si es flujo turbulento determinar la rugosidad absoluta de la tubería o el espesor de la capa laminar según sea su caso.6.- Graficar Caudal versus diferencia de altura piezométrica.

..............................................

Ing. Jaime L. Bendezú PradoDocente.




EXPERIMENTO N° 05: FLUJO PERMANENTE EN CANALES NO EROSIONABLES

OBJETIVOS: Determinar el caudal, el número de Reynold, el régimen de flujo, el cálculo de

la velocidad de corte y el coeficiente de rugosidad de Manning.

EQUIPOS: Canal revestido.

PROCEDIMIENTO :1.- Se discurre agua por el canal. 2.- Se mide las dimensiones del canal y el tirante respectivo. 3.- Se mide la temperatura del agua.4.- Se mide la pendiente del canal4.- Se mide la velocidad de desplazamiento del flotador en el eje de la superficie libre del canal

TOMA DE DATOS: H = Altura del canal hasta el hombro = …………….

b = Ancho de la solera =…………… A = Ancho del canal en hombro = ……………

Y = Tirante del agua = …………….. T = Ancho superficial =………………..

Lh = Longitud horizontal entre tubo piezométrico= …………

Δh = Diferencia de altura de agua en tubo piezométrico con respecto al nivel de superficie libre de agua en el canal. = ……………………..

N° Distancia de desplazamiento del

flotador (d)

Tiempo de desplazamiento del

flotador (t)Velocidad máxima = d / t

01020304

Vmax. promedio =Caudal = Vmax.promedio x Area mojada x 0.85

CUESTIONARIO:1.- Calcular del caudal que discurre por el canal.2.- Calcular del Número de Reynold y mencionar el Régimen de flujo.3.- Calcular el coeficiente de rugosidad de Manning.4.- Calcular la velocidad de corte. 5.- Si es flujo turbulento determinar la rugosidad absoluta de la tubería o el espesor de la capa laminar según sea su caso.


Docente.




EXPERIMENTO N° 06: FLUJO PERMANENTE EN CANALES EROSIONABLES

OBJETIVOS: 1.- Determinar el caudal mediante la formula de Manning, el método de

Harlacher y el método de O`Brien Jonhson.

2.- Determinar la granulometría del material del fondo del rio y el coeficiente de rugosidad de Manning.

EQUIPOS: Río.

PROCEDIMIENTO :

1.- Se elige un tramo recto de un canal con flujo uniforme.2.- Se mide el ancho superficial del agua.3.- Se mide los tirantes de agua a cada 0.50m.4.- Se mide la pendiente del río.5.- Se mide la velocidad de desplazamiento del flotador a cada 0.50m del ancho superficial. 6.- Se extrae muestra de material del fondo del río y se determina su granulometría.

TOMA DE DATOS:

T = Ancho superficial del río = ……………

Lh = Longitud horizontal entre tubo piezométrico= …………

Δh = Diferencia de altura de agua en tubo piezométrico con respecto al nivel de superficie libre de agua en el canal. = ……………………..

N°Tirante

Distancia de desplazamiento del flotador (d)

Tiempo de desplazamiento del flotador (t)

Velocidad = d / t Velocidad promedio

01 02

03

N°Tirante




01 02

03

N°Tirante




01 02

03

N°Tirante




01 02

03

N°Tirante




01 02

03

N°Tirante




01 02

03

N°Tirante




01 02

03

N°Tirante




01 02

03N° Distancia de

desplazamiento del flotador (d)


Velocidad = d / t

010203N° Distancia de

desplazamiento del flotador (d)


Velocidad = d / t

010203

CUESTIONARIO:

1.- Determinar la curva granulométrica del material de río2.- Determinar el coeficiente de rugosidad de Manning.3.- Determinar el caudal mediante la formula de Manning, el método de

Harlacher y el método de O`Brien Jonhson. Y comparar los resultados.


Docente.




EXPERIMENTO N° 07: ENERGIA ESPECÍFICA Y FUERZA ESPECIFICAOBJETIVOS:

Determinar la energía específica y fuerza específica para diferentes tirantes y un caudal constante, así mismo construir los gráficos energía específica versus tirante y fuerza específica versus tirante

EQUIPOS: - Canal de vidrio de sección rectangular- Prisma de vidrio- Flexómetro- Probeta- Cronómetro

PROCEDIMIENTO :1.- Se coloca el prisma de vidrio sobre el fondo del canal.2.- Se discurre agua por el canal de sección rectangular.3.- Se mide las profundidades sobre el prisma de vidrio y el fondo del canal4.- Se mide el caudal a la salida del canal.

TOMA DE DATOS: b = ancho del canal = ……………


010203

Caudal promedio =

N° 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Tirante

CUESTIONARIO:1.- Calcular la energía específica para los diferentes datos obtenidos.2.- Calcular la fuerza específica para los diferentes datos obtenidos.3.- Graficar energía específica versus tirante. 4.- Graficar fuerza específica versus tirante. 5.- Calcular energía específica mínima y el tirante crítico respectico.6.- Calcular la fuerza específica mínimo.


Docente.




EXPERIMENTO N° 08: RESALTO HIDRAULICO Y FUERZA ESPECIFICAOBJETIVOS:

Determinar la Longitud de salto, altura de salto y fuerza específica para diferentes tirantes y un caudal constante, así mismo construir el gráfico fuerza específica versus tirante

EQUIPOS: - Canal de vidrio de sección rectangular- Prisma de vidrio y compuerta- Flexómetro- Probeta- Cronómetro

PROCEDIMIENTO :1.- Se coloca el prisma de vidrio sobre el fondo del canal y la compuerta en tramo final.2.- Se discurre agua por el canal de sección rectangular.3.- Se desciende la compuerta hasta originar un resalto hidráulico.4.- Se mide las profundidades sobre el prisma de vidrio y el fondo del canal5.- Se mide el caudal a la salida del canal.

TOMA DE DATOS: b = ancho del canal = ……………

Altura de salto= ………………. Longitud de salto= ………………


010203

Caudal promedio =

N° 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Tirante

Altura de salto= ………………. Longitud de salto= ………………


010203

Caudal promedio =

N° 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Tirante

CUESTIONARIO:1.- Calcular la fuerza específica para los diferentes datos obtenidos.2.- Graficar fuerza específica versus tirante. 3.- Calcular la fuerza específica mínimo y el tirante crítico.4.- Calcular la altura de salto.5.- Calcular la longitud de salto y comparar con las formulas empíricas. 6.- Graficar Velocidad media versus tirante.


Docente.




EXPERIMENTO N° 09: FLUJO UNIFORME EN CONDUCTOS CERRADOS:

Determinar la velocidad máxima y el caudal máximo, así mismo construir los gráficos velocidad media versus tirante y Caudal versus tirante.

EQUIPOS: - Tubería de sección circular.- Electrobomba- Flexómetro- Probeta- Cronómetro

PROCEDIMIENTO :1.- Se hace discurrir agua en el conducto cerrado con el apoyo de un electrobomba2.- Se mide los tirantes para los diferentes tirantes. 3.- Se mide el caudal a la salida del conducto.

TOMA DE DATOS: D = diámetro del tubo = ……………

Primer Ensayo Y = Tirante = ………………N° Vol. Acumulado Tiempo Caudal = Vol /

tiempo010203

Caudal promedio =

N° 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Tirante

Segundo Ensayo Y = Tirante= ………………….N° Vol. Acumulado Tiempo Caudal = Vol /

tiempo010203

Caudal promedio =

N° 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Tirante

Tercer Ensayo Y = Tirante= ……………..N° Vol. Acumulado Tiempo Caudal = Vol /

tiempo010203

Caudal promedio =

N° 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Tirante

CUESTIONARIO:1.- Graficar Caudal versus tirante. 4.- Graficar Velocidad versus tirante. 5.- Calcular Caudal máximo y el tirante respectivos.6.- Calcular Velocidad máxima y tirante respectivo.


Docente.

1€¦ · web viewsus principales ventajas son que sólo existe una pequeña pérdida de carga a...

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