Practica 6 vertedero de pared gruesa

PRÁCTICA Nº 05 1.
1.1.

FLUJO SOBRE VERTEDEROS DE PARED DELGADA
OBJETIVOS

 

Familiarizar al estudiante con esta estructura, sus usos y posibles aplicaciones. Verificar la validez de las diferentes ecuaciones para vertederos, encontradas teórica y experimentalmente.

1.2.

MARCO TEÓRICO

Cuando la descarga del líquido se efectúa por encima de un muro o una placa y a superficielibre, la estructura hidráulica en la que ocurre se llama vertedor. Se define como vertedero de pared delgada, aquel en el cual la lámina inferior toca en una sola arista de la cresta (Fig. 5.1). Según las condiciones aguas abajo de él, puede tener una descarga libre o sumergida.

Figura 5.1.- Vertedero de Pared Delgada

Existen diferentes tipos de vertederos, usados de acuerdo a las condicionesen las que se va a efectuar el aforo del caudal, entre ellos tenemos:

VERTEDEROS RECTANGULARES:

Cuando la descarga es libre el caudal que fluye por éste vertedero está dado por la siguiente ecuación:

Q

2 *  * b * h3/ 2 * 2 * g 3

(1)

El coeficiente  que aparece en la ecuación (1) representa la relación entre la verdadera distribución de velocidades (área achurada) y laparábola correspondiente a una distribución hipotética de velocidades. Ecuación que puede escribirse de la siguiente forma:

Q  Cd * b * h * 2 * g * h
Siendo: Q = Caudal (m3 / s) C = coeficiente de descarga adimensional. g = aceleración de la gravedad (m /s2) h = carga sobre el vertedero (m) b = ancho del vertedero (m) w = altura del vertedero (m) Para el cálculo o determinación del coeficienteadimensional  , varios ingenieros han realizado muchas experiencias, de entre ellas se reproducen las ecuaciones de Hégly y Rehbock.

Hégly:
2 0.0041     h     0.6075  * 1  0.55 *    h      h w  

Cuyos límites de aplicación son: 0.10 m  h  0.60 m 0.50 m  b  2.00 m 0.20 m  w  1.13 m

Rehbock:

h  0.0011 * 1   0.0011  2    0.6035  0.0813    h w     
Cuyos límites de aplicación son:

3

0.01 m  h  0.80 m b  0.30 m w  0.06 m h / w  1.0 Cuando el vertedero rectangular se encuentra al centro de un canal de ancho B, mayor que la longitud de la cresta (b) del vertedor (figura 5.2), se producen contracciones laterales que disminuyen el coeficiente de descarga.

Figura. 5.2 Vertedero Rectangular con contracciones lateralesPara este tipo de vertedores se ha deducido que se puede seguir calculando el caudal con la ecuación (1), considerando en  los efectos de b/B y de w utilizando las siguientes ecuaciones:

Francis:
3/ 2 3/ 2 2  Vo 2   Vo  h          0.6231  0.2  1   2 gh   b   2 gh       

Vo 
0.18 m  h  0.50 m 2.40 m  b  3.0 m 0.60m  w  1.50 m b  3h

Cuyoslímites de aplicación son los siguientes:

Q B(h  w)

Hégly:

  0.6075 
Cuyos límites de aplicación son: 0.10 m  h  0.60 m 0.50 m  b  2.00 m 0.20 m  w  1.13 m

 

2 0.0041    h   * 1  0.55 *    h     h w  

VERTEDEROS TRIANGULARES



Figura. 5.3 Vertedero Triangular

Cuando el vertedero es de sección triangular, como se indica en la figura 5.3,simétrico con respecto al eje vertical y con un ángulo de vértice , el caudal vertido por sobre él se puede calcular con la ecuación de Kindsvater:

Q
Que puede escribirse en la forma:

8  2 g * tg ( )  * h 5 / 2 15 2

Q  C * g * h5 / 2

siendo C 

8   2 * tg    15 2

El coeficiente puede calcularse con las ecuaciones de Hégly, Barr o Koch.

Hégly:

2 0.00375    h 2       0.5812  * 1   h    b(h  w)        

Cuyos límites de aplicación son:  =90° 0.10 m  b  0.50 m

Barr:
  0.565 
Siendo sus limitaciones las siguientes:  =90° 0.05m  h  0.25 m b  8h w  3h

0.0087 h 0.5

Koch:
 = 0.58 Cuyos límites son:  = 90° b  8h w  3h Siendo: Q = Caudal (m3 / s) C = coeficiente de descarga adimensional. g = aceleración de...