VERTEDEROS DE PARED GRUESA
Páginas: 7 (1508 palabras)
Publicado: 9 de febrero de 2015
VERTEDEROS DE PARED GRUESA
Este tipo de vertederos es utilizado principalmente para el control de niveles en los ríos o canales, pero pueden ser también calibrados y usados como estructuras de medición de caudal.
Son estructuras fuertes que no son dañadas fácilmente y pueden manejar grandes caudales. Algunos tipos de vertederos de borde ancho son:
Figura 1. Tipos de Vertederos de BordeAncho
El vertedero horizontal de bordes redondeados y el triangular, pueden utilizarse para un amplio rango de descarga y operan eficazmente aún con flujo con carga de sedimentos. El vertedero rectangular es un buen elemento de investigación para medición del flujo de agua libre de sedimentos. Es fácil de construir, pero su rango de descarga es más restringido que el de otros tipos.
Ecuación paraun vertedero de borde ancho (no ahogado):
En estas condiciones se presentará un flujo crítico en algún punto sobre la cresta del vertedero.
Figura 2. Flujo Crítico sobre Vertederos de Borde Ancho
Siendo q la descarga por unidad de ancho del canal:
entonces,
y la descarga total será:
El coeficiente Cd es introducido para expresar el caudal real:
donde, como se muestra en lafigura, H es la cabeza total aguas arriba sobre la cresta del vertedero. En el laboratorio la velocidad de aproximación V puede ser obtenida mediante la medición del caudal y del área de la sección transversal, permitiendo así el cálculo de H. Sin embargo en el campo, la profundidad h es la única medida tomada y la ecuación del caudal debe modificarse así:
Ecuación del vertedero triangular al finaldel canal principal:
Q= 1,32 h 2,48
(Q en m3/s, h en m)
Problemas con vertederos de pared gruesa:
1.- Aguas arriba de una compuerta se tiene una carga de altura y1 de 1.4m, la compuerta tiene un ancho de 0.6m y un abertura de 0.2 m, determine: a) el valor de Q si la descarga es libre, b) la altura del salto hidráulico yS, c) el valor de Q si aguas abajo se tiene una altura y3 = 1 m, o sea,la descarga es sumergida.
Resolución a). para descarga libre se usa la figura 6.15 y se necesita conocer el valor de y1/a = 1.4/0.2 = 7, el coeficiente de descarga Cd para la curva de 90º es de alrededor de 0.585 y por lo tanto el gasto q = Q/b según (3) es:
q = 0.585·0.2·(19.62·1.4)1/2 = 0.613 m2/s y Q = b·q = 0.6·0.613 = 0.368 m3/s
Resolución b). La altura y2 = Cc·a = 0.62·0.2 =0.124m, el Número de Froude;
Resolución c). para descarga sumergida se usa la figura 6.16 y se necesita conocer el valor de y1/a = 1.4/0.2 = 7 y y3/a = 1.0/0.2 = 5, el coeficiente de descarga Cd para 7 en el eje horizontal corta la curva de curva y3/a = 5 aproximadamente para un Cd = 0.37 y por lo tanto el gasto q = Q/b según (3) es:
q = 0.37·0.2·(19.62·1.4)1/2 = 0.388 m2/s y Q = b·q =0.6·0.388 = 0.233 m3/s
2.- Un vertedor colocado en un canal rectangular de 0.6m de ancho, tiene una altura del fondo a la cresta de; w = 0.3m, una altura de ola de, h = 0.5m y un espesor de, e = 1.0m. Aguas abajo la altura de la lamina es de, h’ = 0.1m sobre la cresta, con estos datos determine el valor del gasto Q para las siguientes condiciones:
a) El vertedor es de pared delgada (ε1 =1) y descarga en forma libre (ε2 = 1).
b) El vertedor es de pared gruesa (ε1 < 1) y descarga en forma libre (ε2 = 1).
c) El vertedor es de pared gruesa (ε1 < 1) y descarga en forma sumergida (ε2 < 1).
Resolución a). El calculo de q y Q se basa en la formula (6). Para la opción 1) solo interviene el coeficiente μ que depende de la contracción (el termino 0.611) y de la velocidad V1 aguas arribaque no necesariamente es casi cero (el termino 0.08·h/w).
μ = 0.611 + 0.08h/w = 0.611 + 0.08·0.5/0.3 = 0.744
q = (2.952h 3/2)μ·ε1·ε2 = (2.952·0.53/2)·0.744·1·1 = 0.776m2/s
q se multiplica por el ancho b y se obtiene: Q = b·q = 0.6m·0.776m2/s = 0.466m3/s
Resolución b). Si el vertedor es de pared gruesa se genera una presión sobre la cresta del vertedor que se opone al flujo que...
Este tipo de vertederos es utilizado principalmente para el control de niveles en los ríos o canales, pero pueden ser también calibrados y usados como estructuras de medición de caudal.
Son estructuras fuertes que no son dañadas fácilmente y pueden manejar grandes caudales. Algunos tipos de vertederos de borde ancho son:
Figura 1. Tipos de Vertederos de BordeAncho
El vertedero horizontal de bordes redondeados y el triangular, pueden utilizarse para un amplio rango de descarga y operan eficazmente aún con flujo con carga de sedimentos. El vertedero rectangular es un buen elemento de investigación para medición del flujo de agua libre de sedimentos. Es fácil de construir, pero su rango de descarga es más restringido que el de otros tipos.
Ecuación paraun vertedero de borde ancho (no ahogado):
En estas condiciones se presentará un flujo crítico en algún punto sobre la cresta del vertedero.
Figura 2. Flujo Crítico sobre Vertederos de Borde Ancho
Siendo q la descarga por unidad de ancho del canal:
entonces,
y la descarga total será:
El coeficiente Cd es introducido para expresar el caudal real:
donde, como se muestra en lafigura, H es la cabeza total aguas arriba sobre la cresta del vertedero. En el laboratorio la velocidad de aproximación V puede ser obtenida mediante la medición del caudal y del área de la sección transversal, permitiendo así el cálculo de H. Sin embargo en el campo, la profundidad h es la única medida tomada y la ecuación del caudal debe modificarse así:
Ecuación del vertedero triangular al finaldel canal principal:
Q= 1,32 h 2,48
(Q en m3/s, h en m)
Problemas con vertederos de pared gruesa:
1.- Aguas arriba de una compuerta se tiene una carga de altura y1 de 1.4m, la compuerta tiene un ancho de 0.6m y un abertura de 0.2 m, determine: a) el valor de Q si la descarga es libre, b) la altura del salto hidráulico yS, c) el valor de Q si aguas abajo se tiene una altura y3 = 1 m, o sea,la descarga es sumergida.
Resolución a). para descarga libre se usa la figura 6.15 y se necesita conocer el valor de y1/a = 1.4/0.2 = 7, el coeficiente de descarga Cd para la curva de 90º es de alrededor de 0.585 y por lo tanto el gasto q = Q/b según (3) es:
q = 0.585·0.2·(19.62·1.4)1/2 = 0.613 m2/s y Q = b·q = 0.6·0.613 = 0.368 m3/s
Resolución b). La altura y2 = Cc·a = 0.62·0.2 =0.124m, el Número de Froude;
Resolución c). para descarga sumergida se usa la figura 6.16 y se necesita conocer el valor de y1/a = 1.4/0.2 = 7 y y3/a = 1.0/0.2 = 5, el coeficiente de descarga Cd para 7 en el eje horizontal corta la curva de curva y3/a = 5 aproximadamente para un Cd = 0.37 y por lo tanto el gasto q = Q/b según (3) es:
q = 0.37·0.2·(19.62·1.4)1/2 = 0.388 m2/s y Q = b·q =0.6·0.388 = 0.233 m3/s
2.- Un vertedor colocado en un canal rectangular de 0.6m de ancho, tiene una altura del fondo a la cresta de; w = 0.3m, una altura de ola de, h = 0.5m y un espesor de, e = 1.0m. Aguas abajo la altura de la lamina es de, h’ = 0.1m sobre la cresta, con estos datos determine el valor del gasto Q para las siguientes condiciones:
a) El vertedor es de pared delgada (ε1 =1) y descarga en forma libre (ε2 = 1).
b) El vertedor es de pared gruesa (ε1 < 1) y descarga en forma libre (ε2 = 1).
c) El vertedor es de pared gruesa (ε1 < 1) y descarga en forma sumergida (ε2 < 1).
Resolución a). El calculo de q y Q se basa en la formula (6). Para la opción 1) solo interviene el coeficiente μ que depende de la contracción (el termino 0.611) y de la velocidad V1 aguas arribaque no necesariamente es casi cero (el termino 0.08·h/w).
μ = 0.611 + 0.08h/w = 0.611 + 0.08·0.5/0.3 = 0.744
q = (2.952h 3/2)μ·ε1·ε2 = (2.952·0.53/2)·0.744·1·1 = 0.776m2/s
q se multiplica por el ancho b y se obtiene: Q = b·q = 0.6m·0.776m2/s = 0.466m3/s
Resolución b). Si el vertedor es de pared gruesa se genera una presión sobre la cresta del vertedor que se opone al flujo que...
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