COLEGIO DE INGENIEROS

DEL PERÚConsejo Departamental de Piura

CRESKO S.A.Una empresa Ferreycorp

PRESENTAN EL CURSO *IEPI* : DEL INSTITUTO DE

ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA DEL

CONSEJO DEPARTAMENTAL DE PIURA DEL COLEGIO DE

INGENIEROS DEL PERÚ

IEPI

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO

HIDRÁULICO MODULAR:

FUNCIONES Y GRÁFICOS EN EXCEL

Pretendemos que ingenieros con

conocimientos básicos de Microsoft

Excel puedan sacarle mayor

provecho de esta extraordinaria

herramienta de la suite ofimática

Microsoft Office.

Introducción al diseño hidráulico modular

Este curso corto IEPI de cuatro créditos busca brindar una

gradual especialización, a través de módulos independientes,

en la rama de la Ingeniería de Recursos Hidráulicos. Si el

participante esta interesado en lograr una especialización que

le permita presentar proyectos de calidad en la rama aludida

este curso es una opción que no deberá obviar porque con él

desarrollará un conjunto de conocimientos, técnicas,

herramientas y habilidades necesarias para afrontar con éxito

al mercado de la ingeniería de:

Asesoramiento para tesis de licenciatura, maestrías y

doctorados en especialidades de ingeniería.

Consultoría y Elaboración de Proyectos de ingeniería.

En este módulo la Ingeniería de Recursos Hidráulicos se

enfoca en el diseño de dispositivos para canales abiertos en

flujo uniforme considerando que la hipótesis del medio

continuo es la hipótesis fundamental de la mecánica de

fluidos. En esta hipótesis se considera que el fluido es

continuo a lo largo del espacio que ocupa considerando que

sus propiedades pueden ser manejadas como funciones

continuas

TEMARIO

*CONVERSIÓN DE TABLAS DE DATOS EN GRÁFICOS DE FUNCIONES*OBTENCIÓN DE DATOS DE GRÁFICOS DE FUNCIONES*TÉCNICAS PARA EL MODELADO DE TABLAS DE DATOS EXPERIMENTALES*DETERMINACIÓN HEURÍSTICA DEL MODELO ADECUADO*APLICACIÓN PRÁCTICA DEL MODELO ADOPTADO PARA EL AFORO DE UN CAUDAL DE RIEGO MEDIANTE UN VERTEDEROTRIANGULAR DE 45°.*ANEXOS: DIAPOSITIVAS GUIA PARA REALIZAR INVESTIGACIONES EXPERIMENTALES DE CAMPO EN UN MEDIO RURAL.

Ahora bien empecemos ,con un procedimiento

experimental en un medio rural:

El vertedero mas preciso para aforar caudales

pequeños es el vertedero triangular de pared

delgada

De los vertederos triangulares aquí ilustramos el de

45°

Además con sólo medir en él la altura H en el

limnímetro del vertedero se obtiene el caudal

Por las razones expuestas en estas diapositivas

guía, de perfeccionamiento digital para ingenieros,

ilustramos ese tipo de vertedero, cuando se trata

de medir caudales en un medio rural

AFORO CON FLOTADOR

Se siguen las indicaciones guía, de la figura

ilustrada, en la diapositiva que sigue.

Calculamos el caudal haciendo uso de la

siguiente expresión:

Q = A*V*FC.(m^3/s)

Este método tiene la desventaja de que sus

mediciones no son muy precisas; pero en

cambio resulta muy económico.

CONDUCCIONES NO REVESTIDAS

Cada área transversal húmeda es

calculada considerando

que esta constituida por triángulos y

trapecios y que la suma de estas áreas

parciales nos da el área de la sección

pertinente.

Las alturas de los triángulos y trapecios

tienen la misma medida.

DE LA FIGURA EN LA DIAPOSITIVA 10

Área total para las cuatro áreas parciales:

A=A1+A2+A3+A4

A=x/n*d1/2+x/n*(d1+d2)/2+x/n*(d2+d3)/2+x/n*d3/2

A=x/n*(d1/2+d1/2+d2/2+d2/2+d3/2+d3/2)

A=x/n*(d1+d2+d3)

Generalizando para di tirantes es que

obtuvimos la expresión:

𝒙

𝒏∗

𝟏

𝒏−𝟏

𝒅𝒊

Vertedero triangular, con

escotadura

Este vertedero es el que da mediciones más

exactas para caudales inferiores a 10 l/s.

Se recomienda que la medición de la altura

del agua se haga a una distancia 1,50 m.

aguas arriba del vertedero y no encima del

vertedero.

Consideramos un vertedero triangular cuyo

ángulo es de 45º, y su altura de carga *H*

ANOTACIONES escogidas de la bibliografía hidráulica clásica:

La utilización de vertederos de pared delgada está limitada generalmente a, canales pequeños y corrientes que tengan escasos 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. El vertedero triangular es preferido cuando las descargas son pequeñas, porque la sección transversal de la lámina vertiente muestra de manera notoria la variación en altura. La relación entre la descarga y la altura sobre la cresta del vertedero, puede obtenerse matemáticamente haciendo las siguientes suposiciones del comportamiento del flujo:

1. Aguas arriba del vertedero el flujo es uniforme y la presión varía con la profundidad de acuerdo con la ecuación fundamental de la hidrostática

2. La superficie libre permanece horizontal hasta el plano del vertedero y todas las partículas que pasan sobre el vertedero se mueven horizontalmente (en realidad la superficie libre cae cuando se aproxima al vertedero).

3. La presión a través de la lámina de líquido o napa que pasa sobre la cresta del vertedero es la atmosférica.

4. Los efectos de la viscosidad y de la tensión superficial son despreciables.

El Parámetro básico

Se ha observado que para cualquier vertedero la superficie del

agua sobre la cresta e inmediatamente atrás de ella, asume la

forma de curva, originando una superficie de contracción,

llamada curva de remanso. Se define la carga *H* como la

distancia vertical entre la cresta del vertedero y la superficie

del agua en un punto donde esta no sea afectada por la

curvatura.

Para vertederos triangulares con escotadura se recomienda,

como ya lo hemos mencionado, que la medición de la altura del

agua se haga a una distancia 1,50 m. aguas arriba del vertedero

y no encima del vertedero

PROYECTO: GESTION DE RECURSOS HIDRAULICOS EN UN MEDIO RURAL & IMPLEMENTACIÓN DE

UN VERTEDERO TRIANGULAR DE 45°

Se realizan un conjunto de experimentos de campo en un vertedero

triangular de 45º.

Obtenidos, mediante un modelado heurístico, los parámetros del vertedero nos

permiten el aforo o determinación del caudal que circula por una canalización,

mediante la medición de la altura H en el limnímetro del vertedero

RESULTADO DE EXPERIMENTOS DE CAMPO

(Aforo con flotador)

H (m) Q (m^3/s)

0.57 0.139

0.70 0.232

0.82 0.345

0.95 0.499

1.07 0.671

y = 0.5668x2.5013

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Q (m3/seg.)

Si:

H Q

0.9 0.435

EXPLICACIÓN NUMÉRICA DEL MÉTODO APLICADO A UN ARROYUELO

L = Longitud de recorrido del flotador (15 m)

t = Tiempo promedio (5 lecturas) en recorrer los 15 m (309.7 s)

A = 0.025 m^2

El parámetro *p* se indica gráficamente en la siguiente figura

correspondiente al modelo hidráulico teórico pertinente

Fc. = Factor de corrección Vm/Vs =(0.8)

Con esta información de campo se obtiene

Q = 7.84 litros/segundo

Con H = 0.18 metros, medidos en el linnímetro del vertedero

El tiempo se evalúa como un promedio no menor de 5 eventos.

CALCULO DE LA VELOCIDAD

Espacio recorrido 15 m.

Lectura N° Tiempo(seg)

Velocidad calculada(m/seg)

1 310.5 0.0484

2 310.0

3 309.0

4 309.6

5 309.3

Promedio = 309.7

RESULTADO

Velocidad = 0.0484 m/seg

CÁLCULO DEL AREA

CONSIDERÁNDO LA FIGURA DE LA DIAPOSITIVA 10

Longitud línea de agua (m) = 0.60

n = 4

d1 (m) = 0.45

d2 (m) = 0.30

d3 (m) = 0.60

Área = 0.2025 m^2

CALCULO DEL CAUDAL

Caudal = 0.00784 m^3/seg

ALTURA DE CARGA Vs CAUDAL.

H(m) 0.1366 0.1563 0.1729 0.1873 0.1939

Q(lts/seg) 3.92 5.488 7.056 8.624 9.408

Si H(m) = 0.18029288

Q(lts/seg) = 7.84

Q = 566.57*H2.4985

0

2

4

6

8

10

0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5

E N S A Y O S E N V E R T ED E RO T R I Á NGU LA R 4 5 °

El Curso IEPI se desarrollará

en la moderna

Sala de computo

del

CONSEJO DEPARTAMENTAL

DE PIURA DEL COLEGIO DE

INGENIEROS DEL PERÚ.

USO DE UNA

COMPUTADORA Y

OBSEQUIO DE UN

LIBRO DE

PROGRAMACIÓN

DIGITAL PARA CADA

UNO DE VEINTE

PARTICIPANTES

COMO Máximo