fluidos

MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE HIDRÁULICA

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2. VERTEDEROS Y CALIBRACIÓN DE VERTEDEROS DE MEDIDA

2.1 OBJETIVOS
Los objetivos de esta práctica de laboratorio son tres:
 En general, desarrollar un estudio teórico de los vertederos como estructuras hidráulicas
concebidas para el control de niveles y medición de caudales.
 Particularizar el estudio al flujo a través de vertederos de pareddelgada.
 Calibrar un vertedero de pared delgada, a partir de un vertedero patrón (vertedero Bazin), cuya
ecuación de calibración se conoce, o de cualquier otro dispositivo que permita medir
correctamente caudales, por ejemplo un medidor electromagnético.
2.2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS
2.2.1 Definición de vertedero. Un vertedero es un dique o pared que presenta una escotadura de
forma regular, a travésde la cual fluye una corriente líquida. Véase la Figura 2.1. El vertedero
intercepta la corriente, causando una elevación del nivel aguas arriba, y se emplea para controlar
niveles (vertederos de rebose) y/o para medir caudales (vertederos de medida).

FIGURA 2.1. Flujo a través de vertederos.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLÍN

Ramiro Marbello Pérez
Escuela de Geociencias y MedioAmbiente

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2. VERTEDEROS Y CALIBRACIÓN DE VERTEDEROS DE MEDIDA

La arista o superficie más elevada del vertedero, que está en contacto con el agua, se llama cresta.
La altura h de la lámina de fluido sobre la cresta, responsable de la descarga, se llama cabeza o
carga del vertedero.Ver Figura 2.1.
El flujo a través del vertedero tiene su motor en la fuerza de gravedad y el uso frecuente de losvertederos de pared delgada, como aforadores, se debe a que son estructuras de construcción
sencilla y, principalmente, por la facilidad de determinar, con bastante aproximación, el caudal del
flujo en un canal, a partir de la carga del vertedero, h. Véase la Figura 2.1.

2.2.2 Terminología relativa a los vertederos. A continuación se definen los términos
comúnmente utilizados en la descripción delos flujos a través de vertederos. La Figura 2.2 ilustra
dichos términos.

FIGURA 2.2. Terminología relativa al flujo a través de vertederos.

Donde:
b : Longitud de la cresta del vertedero
B : Ancho del canal de acceso
h : Carga del vertedero. Es el desnivel entre la superficie libre de aguas arriba y la cresta del
vertedero
a : Carga sobre la cresta
P : Altura o cota de la cresta, referida alfondo del canal
z : Espesor de la lámina de agua, aguas abajo del vertedero
L : Distancia mínima, aguas arriba del vertedero, a la cual se coloca el medidor de niveles
(limnímetro). L  5h
e : Espesor de la pared del vertedero
H : Espesor de la lámina de agua, aguas arriba del vertedero
El chorro descargado a través de la escotadura del vertedero, modelado por la cresta, forma una
hoja llamada napa olámina vertiente. Véase la Figura 2.2.

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Ramiro Marbello Pérez
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Como se verá posteriormente, el caudal, Q, descargado a través de un vertedero, se puede
expresar en función exclusiva de la carga del vertedero, h; es decir, Q = f(h).

2.2.3 Tipos de láminavertiente. Cuando el aire atmosférico rodea externa y completamente a la
lámina vertiente y ésta se despega totalmente de la cara de aguas abajo del vertedero, se dice que
éste es de lámina libre. Véase la Figura 2.1. Esta forma de lámina corresponde al régimen más
estable y, por lo tanto, la más deseable en el empleo de los vertederos de pared delgada como
medidores de caudal.
En el caso de unvertedero rectangular, sin contracciones laterales, esto es, con longitud de cresta
igual al ancho de plantilla del canal de acceso, el espacio situado bajo la lámina de agua estará
incomunicado con la atmósfera exterior, y el escurrimiento puede tomar una de las siguientes
formas:

2.2.3.1 Lámina libre. Ya descrita anteriormente. Se obtiene mediante la instalación de orificios de
ventilación en las...