vertederos 1

UNIVERSIDAD UNIVE RSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLA ALTIPLANO NO

E.P. ING. CIVIL

MECA ME CANIC NICA A DE FLUID FL UIDOS OS II

Docente: Ing. Nancy Zevallos Quispe

DEFINICION DE VERTEDERO

Se llama vertedero a la estructura hidráulica sobre la cual se efectúa hidráulica una de descarga scarga a sup supe erf rfici icie e libre libr e.


Se llama vertedero a la estructura hidráulica sobre la cual se efectúa hidráulica una de descarga scarga a sup supe erf rfici icie e libre libr e.


Un vertedero es un muro o una barrera que se interpone al flujo, causando sobre-elevación del nivel de la lámina aguas arriba y dismin dis minuci ución ón aguas aba abajo. jo.

Funciones de los vertederos • Control de nivel en embalses, canales, depósitos, estanques, etc. • Aforo o medición de caudales. • Elevar el nivel del agua. • Evacuación de crecientes o derivación de un determinado caudal.

Funciones de los vertederos

Funciones de los vertederos

Los vertederos permiten tener un adecuado control del caudal por encima de su cresta siendo necesario únicamente medir una variable que es el tirante sobre dicha cresta.

Clasificación de vertederos El vertedero puede tener diversas formas según las finalidades a las que se destine. 1.Según la forma geométrica del contorno de apertura, pueden distinguirse vertederos rectangulares, trapeciales, triangulares, parabólicos, etc.

Clasificación de vertederos 2. según el espesor de la pared del vertedero o, más precisamente, la forma en que la vena líquida toca la parte superior de la estructura, se clasifican en Vertederos de Pared Gruesa o Delgada.

Según forma geométrica del contorno de apertura

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VERETEDEROS RECTANGULARES


• b.

VERETEDEROS RECTANGULARES Vertederos de pared delgada con contracciones

Según forma geométrica del contorno de apertura b. Vertederos de pared delgada con contracciones

El efecto de la contracción se tiene en cuenta restando a la longitud total de la cresta del vertedero L, el número de contracciones multiplicada por 0.1H.


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VERTEDEROS TRIANGULARES


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VERTEDEROS TRIANGULARES

Cuando los caudales son pequeños (menores a 30 litros/seg) es conveniente aforar usando vertederos en forma de V puesto que para pequeñas variacion es de caudal la variación en la lectur a de la carga hidráulica H es más representativa .


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VERTEDEROS TRAPEZOIDALES

Este vertedero ha sido diseñado con el fin de disminuir el efecto de las contracciones que se presentan en un vertedero rectangular contraído. Este vertedero es de construcción más dificultosa que los presentados anteriormente y no ofrece ventajas significativas que lo hagan destacar, razón por la cual es menos u tilizado que los anteriores.


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VERTEDEROS TRAPEZOIDALES

Según el ancho de la cresta

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VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA


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Este tipo de vertedero es el más usado, especialmente como aforador , por ser una estructura de fácil construcción e instalación. Debidamente calibrados se obtienen ecuaciones o curvas en las cuales el caudal es función de la carga hidráulica H.


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Debe haber una poza de amortiguación o un canal de acceso aguas arriba para calmar cualquier turbulencia y lograr que el agua se acerque al vertedero lenta y suavemente. La utilización de vertederos de pared delgada está limitada generalmente a laboratorios, canales pequeños y corrientes que no lleven escombros y sedimentos .


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El medidor de la altura de carga (H) debe de ser instalado detrás de la escotadura, a una distancia mayor o igual a 3.5 H, (otros autores recomiendan que la distancia sea >= 4H) para que no se vea afectado por la curva de descenso del agua a medida que se acerca a la misma. El cero del medidor fija el nivel en el punto más bajo de la escotadura.

SUPOSICIONES MODELO DE FLUJO IDEAL

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La relación entr e la descarga y la altura sobre la cresta del vertedero, puede obtenerse matemáticamente haciendo las siguientes suposiciones del compor tamiento del flujo: 1. Aguas arriba del vertedero el flujo es uniforme y la presión varía con la profundidad de acuerdo con 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).

SUPOSICIONES MODELO DE FLUJO IDEAL

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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.

5.

Se asume que no se producen contracciones verticales ni laterales, ni pérdida de energía.

Estas suposiciones conducen al siguiente modelo de flujo ideal:

FLUJO IDEAL SOBRE UN VERTEDERO DE PARED DELGADA

CALCULO DEL CAUDAL VERTEDERO DE PARED DELGADA Aplicando la ecuación de Bernuolli entre los puntos 1 y 2

Si

Z1= H Z2= H-y

El caudal t eórico esta dado p or: Si L es la lon git ud de la cresta

Formul a general para calcul o de Caudal teórico

CALCULO DEL CAUDAL VERTEDERO DE PARED DELGADA

Donde C = coeficiente empírico de corrección por pérdida de fricción y contracciones verticales (no incluye corrección por contracciones laterales). Su valor varía con H pero es aprox imadamente = 0.6.


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Influencia de la forma de la vena. El funcionamiento de los vertederos de pared delgada puede variar según la forma de la vena o chorro aguas abajo de la estructura, en situaciones en que no toda la lámina esté en contacto con la presión atmosférica, modificándose la posición de la vena y alterándose el caudal. Es por ello que cuando el vertedero es usado para medición de caudales se debe evitar la situación anterior.


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Influencia de la forma de la vena. Esta influencia se puede presentar en vertederos sin contracción lateral que no dispongan de una adecuada aireación. En estas circunstancias la lámina líquida puede tomar una de las formas siguientes:


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Influencia de la forma de la vena.


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Aireación de la vena líquida.Todo la teoría tratada acerca de los vertederos de pared delgada es valido si el chorro de agua se desprende de la placa del vertedero y la vena queda aireada por debajo (presión atmosférica actuando en toda la vena).


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Aireación de la vena líquida.De no ser así, es decir si el chorro tiende a pegarse a la placa del vertedero, ocurren perturbaciones indeseables en su comportamiento. Para que las fórmulas deducidas puedan ser aplicables se hace necesario instalar un tubo de ventilación por el cual se pueda incorporar el aire necesario para despegar la vena.


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 o de excedencias en una presa y como aforador en grandes canales.



En este tipo de vertederos el flujo sobre la pared alcanza a tener líneas de corrientes paralelas, por lo que se tiene una distribución hidrostática de presiones.



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 3.5H



• 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. • Cuando e/H es mayor a 0.67 el funcionamiento es diferente, pues la lámina vertiente se adhiere a la cresta del vertedero. • Si la relación e/H es mayor que 10 se considera que el funcionamiento es en canal.

vertederos 1

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