Hidraulica

INSTITUTO DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL

ÁREA DE HIDRÁULICA

CÁTEDRA DE HIDRÁULICA APLICADA A LA INGENIERÍA SANITARIA

NOCIONES SOBRE ORIFICIOS Y VERTEDEROS, TIPOS DE ESCURRIMIENTO UNIFORME EN CANALES, REMANSOS Y RESALTOS, Y SU RELACIÓN CON LA SEDIMENTACIÓN Y LA CORROSIÓN EN CLOACAS.

ING. LUIS PEREZ FARRAS

AGOSTO DE 2005

1

1. OBJETIVOS Y GENERALIDADES
Los objetivoscentrales son los de brindar los conceptos fundamentales del título en forma descriptiva y siempre a nivel de divulgación, y está dirigido a aquellos que sin haber tenido formación específica en el tema, se desempeñan o se interesan, en las tareas relacionadas con el Saneamiento Básico. Obviamente para una información profunda debe recurrirse a la frondosa bibliografía especializada. El presenteartículo, está limitado al tratamiento de los conceptos básicos y al análisis descriptivo de los casos más usuales en la práctica de la Ingeniería Sanitaria. El temario resulta complementario al desarrollado en el texto correspondiente a Hidráulica Aplicada a las Conducciones. En el presente se analizan los orificios y vertederos (sobre todo éstos últimos), movimientos variados en canales (Resaltos yRemansos) recurrentes en la problemática habitual, y en particular la relación con los remansos que los vertederos originan, los que a su vez pueden implicar tramos sujetos a sedimentación de sólidos. Para el caso de las cloacas, se presenta el Índice de Pomeroy, que permite evaluar el ataque corrosivo por acción del Sulfuro de Hidrógeno (SH2) en las tuberías de o revestidas con materialescementicios. Se evalúa además, la incidencia de determinados remansos, que favorecen localmente el proceso corrosivo al posibilitar la sedimentación.

2

2. ORIFICIOS Y VERTEDEROS
2.1. Orificios

2.1.1.

Definiciones

Denominamos orificio, en hidráulica, a una abertura de forma regular, que se practica en la pared o el fondo del recipiente, a través del cual eroga el líquido contenido en dichorecipiente, manteniéndose el contorno del orificio totalmente sumergido. A la corriente líquida que sale del recipiente se la llama vena líquida o chorro. Si el contacto de la vena líquida con la pared tiene lugar en una línea estaremos en presencia de un orificio en pared delgada. Si el contacto es en una superficie se tratará de un orificio en pared gruesa (más adelante se precisará con másdetalle el concepto).

e Ωc: Sección
contraída

e

a

a

PARED DELGADA
(arista viva)

PARED GRUESA Figura 1

Orificios en Pared Gruesa y Delgada

En la práctica, se suele considerar: - Pared delgada: - Pared gruesa:

1 e< a 2 e > 3a

Se denomina carga a la altura de líquido que origina la salida del caudal de la estructura. Se mide desde el nivel del líquido hasta el baricentrodel orificio. La velocidad de llegada es la velocidad con que el líquido llega al recipiente. 3

El movimiento permanente o estacionario ocurre cuando el escurrimiento tiene lugar a carga constante. La salida libre tiene lugar cuando el nivel del líquido en el canal de salida, o en el recipiente inferior, está por debajo de la arista o borde inferior del orificio. El orificio es sumergido cuandoel nivel del líquido en el canal de salida o recipiente inferior está por arriba de la arista o borde superior del orificio. Asimismo la pared puede encontrarse vertical o inclinada, ya sea hacia aguas abajo o aguas arriba, afectando obviamente dicha inclinación, la descarga producida por dicho orificio. Se mencionan todas estas condiciones pues no es muy difícil intuir que las mismas tieneninfluencia en el caudal que será capaz de erogar dicho orificio.

h

h

PARED VERTICAL

PARED INCLINADA

Figura 2
Pared vertical y pared inclinada

∆h

h

h

SALIDA LIBRE

ORIFICIO SUMERGIDO

Figura 3
Orificios Libres y Sumergidos

4

2.1.2.

Cálculo del Caudal Teórico Erogado (Teorema de Torricelli) Si se aplica Bernoulli entre los puntos A y C, tenemos que:
h

A...