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6. VERTEDEROS

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Práctica nº 6 :

VERTEDEROS

6.1 INTRODUCCIÓN 6.1.1. Objeto y tipos de vertederos
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 valorlímite, 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 dela siguiente manera: a) Según la altura de la lamina de fluido aguas abajo, en vertederos de lámina libre si z´< zc (Figura 1a), y vertederos sumergidos si z´> zc (Figura 1b). b) Según la disposición en planta del vertedero con relación a la corriente, en vertederos normales (Figura 2a), vertederos inclinados (Figura 2b), vertederos quebrados (Figura 2c) y vertederos curvilíneos (Figura 2d). 74

PRÁCTICAS DE MECÁNICA DE FLUIDOS

c) según el espesor de la cresta o pared, en vertederos de cresta afilada (Figura 3a) y vertederos de cresta ancha (Figura 3b).

H z

H

z

zc z´ (a)

zc



(b)

Figura 1. a) Vertedero de lámina libre; b) Vertedero sumergido.

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 2. a) Vertedero normal; b) Vertedero inclinado; c)Vertedero quebrado; d)Vertedero curvilíneo.

Los vertederos de cresta afilada sirven para medir caudales con gran precisión, mientras que los vertederos de cresta ancha desaguan un caudal mayor. De aquí la diferencia de aplicaciones entre ambos: los de cresta afilada se emplean para medir caudales y los de cresta ancha, como parte de una presa o de otra estructura hidráulica, para el control del nivel. En esta prácticase tratará con vertederos de cresta afilada. Dichos vertederos también se clasifican según la forma de la abertura en: rectangulares (Figura 4a), trapezoidales (Figura 4b), triangulares (Figura 4c) y parabólicos (Figura 4d).

6. VERTEDEROS

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(a)

(b)

Figura 3. a) Vertedero de cresta afilada; b) Vertedero de cresta ancha.

Figura 4. 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 (Figura 5a) y vertederos con contracción lateral en caso contrario (Figura 5b). Para la medida de caudal con vertederos, la precisión de la medida solamente se puede garantizar si el vertedero está bien ventilado en la zonade descarga, por el lado de aguas abajo. La ventilación o aireación tiene por objeto introducir aire bajo la lámina de agua vertida, de modo que se encontrará a presión atmosférica tanto por arriba como por abajo y así su situación será equivalente a la del chorro de una manguera, por ejemplo: la presión estática de todos los puntos de la lámina de agua a partir de la vertical del vertedero seráigual a la presión atmosférica (es decir, cero en términos de presión relativa). Si, en cambio, el vertedero no está ventilado, como las líneas de

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PRÁCTICAS DE MECÁNICA DE FLUIDOS

corriente se van curvando en torno a la cresta del vertedero, se produce una depresión sobre la zona posterior de la pared del vertedero, con lo que el agua tiende a pegarse a la pared. El efecto final deesta succión es que en conjunto la lámina de líquido sobre el vertedero baja de nivel y, en definitiva, la relación entre el caudal y la altura de la superficie libre aguas arriba, H, se modifica. Para evitar este efecto no deseado basta con disponer un tubo de suficiente diámetro entre la zona posterior de la pared del vertedero y la atmósfera exterior, pues la succión interior será suficiente...
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