Canales
Páginas: 16 (3993 palabras)
Publicado: 12 de noviembre de 2012
CVERTEDEROS
Un vertedero es una obstrucción en la solera de un canal que debe ser sobrepasado por una corriente; puede interpretarse también, como un orificio descubierto en su parte superior, o como un muro que interrumpiendo una corriente de agua, obliga al líquido a derramarse por el borde del mismo; son pues, orificios incompletos.
Para ciertas geometrías, las más simples y usuales, elcaudal Q’ se correlaciona con la altura h, aguas arriba del vertedero, pudiéndose interpretar también el vertedero como un medidor elemental, pero efectivo, del caudal en canales abiertos.
Pueden ser, libres y sumergidos, según que el nivel del agua, aguas abajo del vertedero sea inferior o superior, respectivamente, al del umbral.
También pueden ser:
a) Con contracción completa y perfecta,para lo cual, la longitud del umbral tiene que ser menor que la anchura del canal.
b) Con contracción incompleta, siendo a longitud del umbral igual a la anchura del canal.
Por lo que respecta al espesor de la pared, se tienen los vertederos en pared delgada, cuando el borde de la pared sobre la cual vierte es un arista viva, por cuanto el agua o líquido que se derrama tiene que tocar alvertedero sólo en esa arista, mientras que en pared gruesa sucede el caso contrario.
En ambos casos, pared delgada o gruesa, el flujo aguas arriba es subcrítico, acelerándose a crítico cerca de la cima del vertedero y rebosando en forma de lámina supercrítica, chapotea en la corriente aguas abajo. El caudal q por unidad de anchura, es proporcional a, h3/2.
La altura o carga h es la distanciaexistente entre la superficie libre del agua a cierta distancia del vertedero aguas arriba, y el umbral o cresta del mismo. Suele estar entre 2 y 4 metros del vertedero. La forma más conveniente es la rectangular, aunque existe la triangular, trapecial y circular.
La característica de un vertedero se define como la función, q = f(h).
VERTEDERO EN PARED DELGADA
Sea el vertedero de la Fig 1;llamamos G0 y G1 a los c.d.g. de las secciones 0 y 1. En 0 supondremos que la velocidad puede ser nula o no; el espesor de la capa líquida sobre la cresta es e, y el derrame se verifica al aire.
La carga varía desde h, hasta, h - e, siendo, e < h.
Fig. [ 1 ] Vertedero de pared delgada
Aplicando Bernoulli entre 0 y 1 se encuentra, para flujo unidimensional y sin fricción,-------------------------------Ec. 1
en la que e viene dada experimentalmente, oscilando su valor entre, 0,72 h £ e £ h, por lo que se puede tomar como valor medio, e = 0,86 h, quedando el valor de v1t en la forma,
-------------------Ec. 2
P ara, v0t = 0 ; v1t = 3,344 h , el caudal es,
Por lo que respecta al vertedero aguas abajo, se puede interpretar que, como la cara superior y lacara inferior de la vena están en contacto con la atmósfera, la presión en toda la sección es aproximadamente la atmosférica.
El remanso que se forma debajo de la vena, Fig 1, tiende a elevar su nivel sobre el de las aguas, aguas abajo, ya que se ejerce una fuerza hidrostática que equilibra la fuerza creada por la variación de la cantidad de movimiento inherente a la desviación del chorro.Aplicando el Teorema de la Cantidad de Movimiento, DF t = m Dv, se obtiene,
luego,
----------------------------------Ec. 3
---------------Ec. 4
en la que q es el caudal por unidad de anchura y j el ángulo de inclinación del chorro al incidir contra la solera del canal. El caudal total es, Q = b q
Fig. 2 Esquema de una Vertedero de pared delgada
VERTEDEROS EN PAREDGRUESA
En este tipo de vertederos, sobre su parte superior se crea una corriente unidimensional en condiciones próximas a la crítica, Fig 2, pudiéndose interpretar como un orificio prolongado en canal, del que sabemos,
-------------------Ec. 5
con, v0 = 0, siendo v2 la velocidad teórica en la cresta del vertedero, luego,
-------------------Ec. 6
Para calcular el caudal máximo...
Un vertedero es una obstrucción en la solera de un canal que debe ser sobrepasado por una corriente; puede interpretarse también, como un orificio descubierto en su parte superior, o como un muro que interrumpiendo una corriente de agua, obliga al líquido a derramarse por el borde del mismo; son pues, orificios incompletos.
Para ciertas geometrías, las más simples y usuales, elcaudal Q’ se correlaciona con la altura h, aguas arriba del vertedero, pudiéndose interpretar también el vertedero como un medidor elemental, pero efectivo, del caudal en canales abiertos.
Pueden ser, libres y sumergidos, según que el nivel del agua, aguas abajo del vertedero sea inferior o superior, respectivamente, al del umbral.
También pueden ser:
a) Con contracción completa y perfecta,para lo cual, la longitud del umbral tiene que ser menor que la anchura del canal.
b) Con contracción incompleta, siendo a longitud del umbral igual a la anchura del canal.
Por lo que respecta al espesor de la pared, se tienen los vertederos en pared delgada, cuando el borde de la pared sobre la cual vierte es un arista viva, por cuanto el agua o líquido que se derrama tiene que tocar alvertedero sólo en esa arista, mientras que en pared gruesa sucede el caso contrario.
En ambos casos, pared delgada o gruesa, el flujo aguas arriba es subcrítico, acelerándose a crítico cerca de la cima del vertedero y rebosando en forma de lámina supercrítica, chapotea en la corriente aguas abajo. El caudal q por unidad de anchura, es proporcional a, h3/2.
La altura o carga h es la distanciaexistente entre la superficie libre del agua a cierta distancia del vertedero aguas arriba, y el umbral o cresta del mismo. Suele estar entre 2 y 4 metros del vertedero. La forma más conveniente es la rectangular, aunque existe la triangular, trapecial y circular.
La característica de un vertedero se define como la función, q = f(h).
VERTEDERO EN PARED DELGADA
Sea el vertedero de la Fig 1;llamamos G0 y G1 a los c.d.g. de las secciones 0 y 1. En 0 supondremos que la velocidad puede ser nula o no; el espesor de la capa líquida sobre la cresta es e, y el derrame se verifica al aire.
La carga varía desde h, hasta, h - e, siendo, e < h.
Fig. [ 1 ] Vertedero de pared delgada
Aplicando Bernoulli entre 0 y 1 se encuentra, para flujo unidimensional y sin fricción,-------------------------------Ec. 1
en la que e viene dada experimentalmente, oscilando su valor entre, 0,72 h £ e £ h, por lo que se puede tomar como valor medio, e = 0,86 h, quedando el valor de v1t en la forma,
-------------------Ec. 2
P ara, v0t = 0 ; v1t = 3,344 h , el caudal es,
Por lo que respecta al vertedero aguas abajo, se puede interpretar que, como la cara superior y lacara inferior de la vena están en contacto con la atmósfera, la presión en toda la sección es aproximadamente la atmosférica.
El remanso que se forma debajo de la vena, Fig 1, tiende a elevar su nivel sobre el de las aguas, aguas abajo, ya que se ejerce una fuerza hidrostática que equilibra la fuerza creada por la variación de la cantidad de movimiento inherente a la desviación del chorro.Aplicando el Teorema de la Cantidad de Movimiento, DF t = m Dv, se obtiene,
luego,
----------------------------------Ec. 3
---------------Ec. 4
en la que q es el caudal por unidad de anchura y j el ángulo de inclinación del chorro al incidir contra la solera del canal. El caudal total es, Q = b q
Fig. 2 Esquema de una Vertedero de pared delgada
VERTEDEROS EN PAREDGRUESA
En este tipo de vertederos, sobre su parte superior se crea una corriente unidimensional en condiciones próximas a la crítica, Fig 2, pudiéndose interpretar como un orificio prolongado en canal, del que sabemos,
-------------------Ec. 5
con, v0 = 0, siendo v2 la velocidad teórica en la cresta del vertedero, luego,
-------------------Ec. 6
Para calcular el caudal máximo...
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