Medicion de Caudales

I. OBJETIVOS 

Medir caudales mediante el uso de Micromedidor.



Determinar la constante del vertedero triangular de 27°.

II. MARCO TEÓRICO 1. Medición de caudales La medición o gasto del agua que pasa por una sección transversal de un conducto (rio, riachuelo, canal, tubería) de agua, se conoce como aforo o medición de caudal. Los métodos que se emplean para aforar el agua están basados en la determinación del área de la sección transversal y la velocidad. Para ello se utiliza la fórmula:

=∗ Donde: Q = Caudal o gasto (m3/s) A = Área de la sección transversal (m2) T = Velocidad media del agua en el punto (m/s) El método volumétrico es el método de fácil utilización y elemental concepción. Es necesario contar con un recipiente, balde o tubo u otro que se conozca la capacidad de contención. contención. Dicha capacidad se estima en litros. En términos de notación esquemática la operación es:

 = / Donde: Q = Caudal (lt/s) C = Capacidad (lt) T = Tiempo (s)

2. Vertederos Un vertedero es cualquier estructura transversal a la corriente que eleva el nivel aguas arriba y permite la circulación a través de una abertura de forma triangular, trapezoidal o rectangular. La forma triangular es más sensible a la medida de caudales pequeños que ocuparan solamente el vértice el triángulo invertido. En cauces pequeños a veces se realiza una instalación provisional con una placa de metal,  plástico o de madera (figura), mientras que en otras ocasiones se trata de construcciones fijas y de

mayores

dimensiones.

Vertedero triangular Para medir caudales muy pequeños (menos de 6 litros por segundo), se obtiene mejor precisión utilizando aliviaderos de pared delgada de sección triangular,  pues la presión varía con la altura, dándose un gran gradiente de velocidad entre la parte inferior del triángulo y la superior.1 El caudal sobre un aliviadero triangular es dado por la fórmula:

 = .

  .   ..  . 

Donde: Q = Caudal (m3/s) C = Constante del vertedero (aprox. 0.58 variando con la carga y el ángulo de la abertura) g = Aceleración de la gravedad. h = Altura de nivel de agua (m). θ =

Angulo del vértice del triángulo.

3. Micromedidores Un micromedidor de agua es un dispositivo que permite contabilizar el volumen de agua que pasa a través de él y es utilizado en las conexiones domiciliarias e industriales de los sistemas de agua potable, a fin de cuantificar el volumen suministrado y poder realizar los cobros pertinentes de acuerdo a las tarifas establecidas.

Lectura del micromedidor

Para este informe se determinará el volumen de agua (caudal) que pasa a través de un micromedidor en un tiempo determinado, mediante la diferencia de lecturas. El volumen se determinará utilizando la siguiente formula:

= Donde: Vf = Volumen Final Vi = Volumen Inicial Tf = tiempo final Ti = tiempo inicial

   

III. DESCRIPCION DE EQUIPOS Y MATERIALES 1. Banco de pérdidas en tuberías. Está compuesto por una red de tuberías de diferentes materiales y accesorios que se pueden encontrar en una instalación común, es utilizado para poder realizar el estudio de pérdidas de carga por fricción en tuberías. Para esta práctica solo se usará para determinar el caudal o carga que pasa por la tubería N° 2, siendo necesario la lectura del micromedidor instalado en esta red.

2. Cronómetro Reloj de gran precisión que permite medir intervalos de tiempo muy pequeños, hasta fracciones de segundo. En este ensayo se utilizará para determinar el tiempo que transcurre para que el agua se estabilice en el vertedero y con esto obtener una carga en la red en un tiempo determinado.

3. Cámara Fotográfica La cámara fotográfica se utilizará para registrar en fotografía las lecturas del micromedidor y las lecturas de la altura h del vertedero.

IV. METODOLOGÍA Y PROCEDIMIENTOS 1. Abrir la válvula para retirar aire de la tubería y dejar escurrir el flujo hasta generar una lectura estable en el vertedero. 2. Cerrar la válvula. 3. Registrar la lectura inicial del micromedidor: Vi (Registro Fotográfico). 4. Abrir la válvula e iniciar cronómetro. 5. Esperar a que se estabilice la lectura del menisco en el vertedero. 6. Tomar la lectura del valor h (Registro fotográfico). 7. Cerrar válvula y para cronómetro. 8. Registrar valor de tiempo final Tf. 9. Registrar valor de volumen final Vf del micromedidor. 10. Calculo en gabinete del valor dl factor de corrección del vertedero (C) triangular de 27°.

V. TOMA DE DATOS. Se utilizó la red N° 2, Tubería de PVC de 1” de diámetro, y se obtuvieron los siguientes datos: ENSAYO N° 1 2 3

MICROMEDIDOR LEC. LEC. INICIAL FINAL 194.23737 194.87398 194.87398 195.21522 195.21522 195.59546

TIEMPO T. INICIAL T. FINAL H mm (s) (s) (Vertedero) 0 735.17 91.0 0 385.27 91.5 0 424.12 91.0

H (mm) 65 66 67

Q (l/s) 0.3789 0.3936 0.4087

H (mm) 123 124 125

Q (l/s) 1.8664 1.9046 1.9432

H (mm) 181 182 183

Q (l/s) 4.9028 4.9708 5.0393

H (mm) Q (l/s) 239 9.8229 240 9.9259 241 10.0297

H (mm) 297 298 299 300

Q (l/s) 16.9097 17.0524 17.1958 17.3399

VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1. El uso de los micromedidores facilita la mediión de los caudales, pero es necesario tomar adecuadamente las lecturas. 2. El factor de corrección o constante del vertedero permite calcular caudales en función de la altura de la carga que existe en él. 3. Se recomienda que para el primer ensayo se debe dejar que el agua se estabilice  por un tiempo mayor a 10 minutos, con lo cual se podrá tener una lectura de la altura h más precisa. 4. Se pide que la altura h tomadas del vertedero las hagan todos los integrantes del grupo para así discutir y llegar a un acuerdo sobre la lectura h.

VIII. PANEL FOTOGRÁFICO

Imagen N°1 Primera lectura del micromedidor.

Imagen N°2 Primera lectura h del vertedero.

Imagen N°3 Segunda lectura del micromedidor.

Imagen N°4 Segunda lectura de h.

Imagen N°5 Tercera lectura del micromedidor.

Imagen N°6 Cuarta lectura del micromedidor.

Imagen N°7 Lectura del micromedidor.