Vertederos de pared delgada

PRÁCTICA N° 1.

“Calibración de un vertedero rectangular y triangular”

Objetivo

Observar experimentalmente las condiciones en las cuales se produce el flujo en un canal abierto en el cual se encuentra instalado un vertedero y establecer la relación existente entre la altura de agua sobre la cresta del vertedero y el caudal

Resumen

Los vertederos son utilizados ampliamente paramedición de caudal. En el laboratorio se contó con un vertedero rectangular y uno triangular, el mismo tiene una tubería vertical y uno horizontal. La prueba realizada consistió en tomar medidas del flujo y la altura para determinar cómo éstas se relacionan en cada una de las partes del vertedero, para ello se necesito la ayuda de un “nonio”, que por el principio de vasos comunicantes nos permiteapreciar las diferentes alturas a medida que aumenta el caudal.

En la actualidad la medición del flujo es la variable más importante en la operación de una represa, sin esta medida el balance de materia, el control de calidad y la operación misma de un proceso continuo serían casi imposibles de realizar.
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Marco Teórico

Los vertederos son estructuras que tienen aplicación muy extendida entodo tipo de sistemas hidráulicos y expresan una condición especial de movimiento no uniforme en un tramo con notoria diferencia de nivel. Normalmente desempeñan funciones de seguridad y control.
Un vertedero puede tener las siguientes misiones:
- Lograr que el nivel de agua en una obra de toma alcance el nivel de requerido para el funcionamiento de la obra de conducción.
- Mantener un nivel casiconstante aguas arriba de una obra de toma, permitiendo que el flujo sobre el coronamiento del vertedero se desarrolle con una lámina líquida de espesor limitado.
- En una obra de toma, el vertedero se constituye en el órgano de seguridad de mayor importancia, evacuando las aguas en exceso generadas durante los eventos de máximas crecidas.
- Permitir el control del flujo en estructuras decaída, disipadores de energía, transiciones, estructuras de entrada y salida en alcantarillas de carreteras, sistemas de alcantarillado, etc.
Vertederos de pared delgada (Sharp-crested weirs)
La utilización de vertederos de pared delgada está limitada generalmente a laboratorios, canales pequeños y corrientes que no lleven escombros y sedimentos. Los tipos más comunes son el vertedero rectangular yel triangular. La cara de aguas arriba debe ser instalada verticalmente y el borde de la placa debe estar cuidadosamente conformado. La estructura delgada está propensa a deteriorarse y con el tiempo la calibración puede ser afectada por la erosión de la cresta.
El vertedero triangular es preferido cuando las descargas son pequeñas, porque la sección transversal de la lámina vertiente muestra demanera notoria la variación en altura.
La relación entre la descarga y la altura sobre la cresta del vertedero, puede obtenerse matemáticamente haciendo las siguientes suposiciones del comportamiento del flujo:
1. Aguas arriba del vertedero el flujo es uniforme y la presión varía con la profundidad de acuerdo con la hidrostática (p=ρgh).
2. La superficie libre permanece horizontal hasta el planodel vertedero y todas las partículas que pasan sobre el vertedero se mueven horizontalmente (en realidad la superficie libre cae cuando se aproxima al vertedero).
3. La presión a través de la lámina de líquido o napa que pasa sobre la cresta del vertedero es la atmosférica.
4. Los efectos de la viscosidad y de la tensión superficial son despreciables.
Estas suposiciones conducen al siguientemodelo de flujo ideal:

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| Vertedero Rectangular | |
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Un vertedero es una placa cortada de forma regular a través de la cual fluye el agua. Son utilizados, intensiva y satisfactoriamente, en la medición del caudal de pequeños cursos de agua y conductos libres, así como en el control del flujo en galerías y canales, razón por la cual su estudio es de gran...