INFORME DEL LABORATORIO DE HIDRÁULICA
VERTEDERO RECTANGULAR DE CRESTA ANCHA EN UN CANAL ABIERTO MARCO TEÓRICO Un vertedero es un dique o pared que intercepta una corriente de un líquido con superficie libre, causando una elevación del nivel del fluido aguas arriba de la misma. Los vertederos se emplean bien para controlar ese nivel, es decir, mantener un nivel aguas arriba que no exceda un valor límite, o bien para medir el caudal circulante por un canal. Como vertedero de medida, el caudal depende de la altura de la superficie libre del canal aguas arriba, además de depender de la geometría; por ello, un vertedero resulta un medidor sencillo pero efectivo de caudal en canales abiertos. Hacia esta segunda aplicación está enfocada la presente práctica. Los vertederos pueden clasificarse de la siguiente manera: a) Según la altura de la lámina de fluido aguas abajo en vertederos de lámina libre y vertederos sumergidos.
b) Según la disposición en planta del vertedero con relación a la corriente, en vertederos normales, vertederos inclinados vertederos quebrados y vertederos curvilíneos c) según el espesor de la cresta o pared, en vertederos de cresta afilada y vertederos de cresta ancha
Vertedero (a) rectangular; (b) trapezoidal; (c) triangular; (d) parabólico
A su vez, los vertederos rectangulares se clasifican en vertederos sin contracción lateral , si el ancho del vertedero es igual al ancho del canal y vertederos con contracción lateral en caso contrario. utilizados principalmente para el control de niveles en los ríos o canales, pero pueden ser también calibrados y usados como estructuras de medición de caudal. Los vertederos de pared gruesa son
Son estructuras fuertes que no son dañadas fácilmente y pueden manejar grandes caudales. Algunos tipos de vertederos de borde ancho son: El vertedero rectangular de bordes redondeados y el triangular, pueden utilizarse para un amplio rango de descarga y operan eficazmente aún con flujo con carga de sedimentos. El vertedero rectangular es un buen elemento de investigación para medición del flujo de agua libre de sedimentos. Es fácil de construir, pero su rango de descarga es más restringido que el de otros tipos.
Los vertederos de cresta ancha tienen menor capacidad de descarga para igual carga de agua que los vertederos de cresta delgada y su uso más frecuente es como estructuras de control de nivel. La mínima distancia a la cual se deben instalar los medidores de la carga hidráulica ( H ) para que no esté afectada por la declinación de la lámina de agua es 3.5 H , como se observa en la figura siguiente:
Vertedero rectangular Cresta gruesa.
1. Sotelo (1982) presenta una clasificación del funcionamiento de los vertederos, según la relación e/H , como se presenta a continuación: 2. Cuando e/H es menor que 0.67 el chorro se separa de la cresta y el funcionamiento es idéntico al del vertedero de pared delgada. 3. Cuando e/H es mayor a 0.67 el funcionamiento es diferente, pues la lámina vertiente se adhiere a la cresta del vertedero. 4. Si la relación e/H es mayor que 10 se considera que el funcionamiento es en canal. ECUACIÓN DE PATRONAMIENTO TÍPICA. Azevedo y Acosta (1976) proponen:
En sistema M.K.S.
Cuando el vertedero es rectangular y la relación e/H > 0.67, Sotelo (1982) propone el tratamiento como un vertedero Bazin de cresta delgada.
OBJETIVOS:
Observar el comportamiento de los fluidos en un canal abierto. aprender el comportamiento de los fluidos en un vertedero rectangular de cresta ancha. calcular el coeficiente de descarga Cd de un vertedero rectangular de cresta ancha en un canal abierto
PROCEDIMIENTO
1. 2. 3. 4.
se monta el vertedero en el canal. Se enciende la bomba. Se toman lecturas de el caudal y del calado antes del vertedero. Se toman lecturas con 9 caudales distintos.
LECTURAS, CALCULOS Y RESULTADOS Se han tomado 9 lecturas con 9 caudales distintos como se muestra la tabla
siguiente:
# DE LECTURA
CALADO SUP.
CAUDAL REAL
CARGA H
1
14,8
0,67
13,3
2
16,6
3,08
15
3
19,8
9,50
19,1
4
20,4
11,00
19,5
5
21,7
14,60
21,4
6
22,7
17,66
22,9
7
23,9
21,70
24
8
24,4
23,49
24,7
9
24,8
24,97
25
