Vertederos
Páginas: 7 (1683 palabras)
Publicado: 27 de junio de 2012
OBJETIVOS
Estudiar los vertederos como estructuras hidráulicas concebidas para el control de niveles y medición de caudales.
Definir las ecuaciones referentes a los vertederos.
Observar y analizar el funcionamiento de diferentes tipos de vertederos.
Determinar la utilización óptima del tipo vertedero estudiado de acuerdo a sus características.
VERTEDEROS
DEFINICIONES
Otraestructura utilizada en los proyectos hidráulicos (más frecuentemente que los orificios) está constituida por los vertederos en sus distintas variantes, de los cuales existen, según la aplicación, diferentes diseños.
Ya sea como estructura de control de aprovechamientos hidráulicos o bien como estructura para medición de caudales en obras de saneamiento, su aplicación es muy difundida y una de lasrazones es porque 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 LOS VERTEDEROS
Según su forma geométrica
Vertederos Rectangulares
a) Vertederos de pared delgada sin contracciones
Figura II.2 Vertedero de cresta delgada sin contracciones. Aplicando laecuación de energía entre los puntos 1 y 2, se obtiene una expresión para el
Figura II.2 Vertedero de cresta delgada sin contracciones. Aplicando la ecuación de energía entre los puntos 1 y 2, se obtiene una expresión para el caudal:
Donde:
QT : caudal teórico
L : longitud del vertedero.
P : altura del vertedero.
H : carga hidráulica sobre la cresta.
V : velocidad de llegada al vertedor.g : aceleración debida a la fuerza de la gravedad.
La ecuación (II.2) no considera las pérdidas por fricción en el tramo, ni los efectos de tensión superficial, por lo tanto el caudal real es menor que el caudal teórico, por tal razón se introduce un coeficiente que permita incluir estas consideraciones, como se indica en la ecuación (II.3).
(II.3)
Cd = coeficiente de descarga, cuyosvalores característicos deben estar entre 0.55 y 0.65.
Despreciando la influencia de la velocidad de llegada al vertedor, la ecuación (II.3) se simplifica de la siguiente forma: (II.4)
Sotelo (1982) presenta ecuaciones que permiten calcular los coeficientes de descarga para vertederos rectangulares con contracciones o sin ellas y también para vertederos triangulares.
b) Vertederos de pareddelgada con contracciones
En la Figura II.3 se presenta un esquema con las diferentes posibilidades de un vertedero rectangular, con o sin contracciones. Para esta situación, la longitud efectiva del vertedero es L’.
(II.5)
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.
(II.6) )Donde:
L´ : longitud contraída de la lámina de agua en el vertedero.
L : longitud real del vertedero.
n : número de contracciones laterales, obsérvese la Figura II.3.
Reemplazando la ecuación (II.6) en la ecuación (II.5) se obtiene:
Figura II.3 Vertedero rectangular con y sin contracciones.
Para el caso del vertedero sin contracciones laterales (n = 0), se requiere de una zona deaireación en los extremos de la estructura que permita el ingreso de aire y así para garantizar que la presión aguas abajo de la estructura sea la atmosférica, véase la Figura II.3.
Vertederos Triangulares
Cuando los caudales son pequeños es conveniente aforar usando vertederos en forma de V puesto que para pequeñas variaciones de caudal la variación en la lectura de la carga hidráulica Hes más representativa.
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.
Figura II.5 Vertedero trapezoidal.
Cd1 : coeficiente de descarga para el vertedero rectangular con contracciones.
Cd2 : coeficiente de descarga para el vertedero triangular.
L : longitud de la...
Estudiar los vertederos como estructuras hidráulicas concebidas para el control de niveles y medición de caudales.
Definir las ecuaciones referentes a los vertederos.
Observar y analizar el funcionamiento de diferentes tipos de vertederos.
Determinar la utilización óptima del tipo vertedero estudiado de acuerdo a sus características.
VERTEDEROS
DEFINICIONES
Otraestructura utilizada en los proyectos hidráulicos (más frecuentemente que los orificios) está constituida por los vertederos en sus distintas variantes, de los cuales existen, según la aplicación, diferentes diseños.
Ya sea como estructura de control de aprovechamientos hidráulicos o bien como estructura para medición de caudales en obras de saneamiento, su aplicación es muy difundida y una de lasrazones es porque 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 LOS VERTEDEROS
Según su forma geométrica
Vertederos Rectangulares
a) Vertederos de pared delgada sin contracciones
Figura II.2 Vertedero de cresta delgada sin contracciones. Aplicando laecuación de energía entre los puntos 1 y 2, se obtiene una expresión para el
Figura II.2 Vertedero de cresta delgada sin contracciones. Aplicando la ecuación de energía entre los puntos 1 y 2, se obtiene una expresión para el caudal:
Donde:
QT : caudal teórico
L : longitud del vertedero.
P : altura del vertedero.
H : carga hidráulica sobre la cresta.
V : velocidad de llegada al vertedor.g : aceleración debida a la fuerza de la gravedad.
La ecuación (II.2) no considera las pérdidas por fricción en el tramo, ni los efectos de tensión superficial, por lo tanto el caudal real es menor que el caudal teórico, por tal razón se introduce un coeficiente que permita incluir estas consideraciones, como se indica en la ecuación (II.3).
(II.3)
Cd = coeficiente de descarga, cuyosvalores característicos deben estar entre 0.55 y 0.65.
Despreciando la influencia de la velocidad de llegada al vertedor, la ecuación (II.3) se simplifica de la siguiente forma: (II.4)
Sotelo (1982) presenta ecuaciones que permiten calcular los coeficientes de descarga para vertederos rectangulares con contracciones o sin ellas y también para vertederos triangulares.
b) Vertederos de pareddelgada con contracciones
En la Figura II.3 se presenta un esquema con las diferentes posibilidades de un vertedero rectangular, con o sin contracciones. Para esta situación, la longitud efectiva del vertedero es L’.
(II.5)
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.
(II.6) )Donde:
L´ : longitud contraída de la lámina de agua en el vertedero.
L : longitud real del vertedero.
n : número de contracciones laterales, obsérvese la Figura II.3.
Reemplazando la ecuación (II.6) en la ecuación (II.5) se obtiene:
Figura II.3 Vertedero rectangular con y sin contracciones.
Para el caso del vertedero sin contracciones laterales (n = 0), se requiere de una zona deaireación en los extremos de la estructura que permita el ingreso de aire y así para garantizar que la presión aguas abajo de la estructura sea la atmosférica, véase la Figura II.3.
Vertederos Triangulares
Cuando los caudales son pequeños es conveniente aforar usando vertederos en forma de V puesto que para pequeñas variaciones de caudal la variación en la lectura de la carga hidráulica Hes más representativa.
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.
Figura II.5 Vertedero trapezoidal.
Cd1 : coeficiente de descarga para el vertedero rectangular con contracciones.
Cd2 : coeficiente de descarga para el vertedero triangular.
L : longitud de la...
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