vertederos
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Mecánica de Fluidos I
1.- INTRODUCCION
Los vertederos son estructuras que tienen aplicación muy extendida en
todo 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.
Se llama vertedero a la estructura hidráulica sobre la cual se
efectúa una descarga a superficie libre. El vertedero puede tener
diversas formas según las finalidades a las que se destine. Si la
descarga se efectúa sobre una placa con perfil de cualquier forma pero
de arista aguda, el vertedero se llama de pared delgada; cuando la
descarga se realiza sobre una superficie, el vertedero se denomina de
pared gruesa. Ambos tipos pueden utilizarse como dispositivos de
aforo en el laboratorio o en canales de pequeñas dimensiones. El
vertedero de pared gruesa se emplea además como obra de control o
de excedencias en una presa y como aforador en grandes canales.
VERTEDEROS
Mecánica de Fluidos I
2.- OBJETIVOS
Comprender el funcionamiento de un vertedero, su utilidad y
funcionamiento.
Estudiar y conocer su clasificación de acuerdo a los diferentes
tipos de vertederos como estructuras hidráulicas concebidas
para el control de niveles y medición de caudales.
Determinar la utilización óptima del tipo vertedero estudiado de
acuerdo a sus características.
Determinar la influencia de geometría del vertedero; de sus
dimensiones en el flujo del fluido que pasa por el vertedero.
Aplicaciones de vertederos en el campo de la Ingeniera.
VERTEDEROS
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3.- MARCO TEORICO
VERTEDERO
Vertedero es una estructura hidráulica cuya finalidad es la de
permitir que pase el agua a los escurrimientos superficiales.
Cuando el borde superior del orificio por donde se vacía un
depósito no existe, o en caso de existir, está por encima del nivel
del líquido, se dice que el desagüe tiene lugar por Vertedero.
Los vertederos 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.
VERTEDEROS
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Un vertedero es una placa de cualquier tipo de material; como
por ejemplo: hierro, aluminio, madera, concreto, que se coloca
perpendicularmente en un canal.
Cuando hay una corriente de agua esta placa obliga al agua a
almacenarse aguas arriba de ella para finalmente verter sobre
la parte superior y continuar aguas hacia abajo
El vertedero generalmente se usa para determinar el caudal o
gasto Q, que fluye por encima de él, en función de la carga o
altura H.
Se entiende como caudal o gasto Q, la cantidad o volumen de
agua que pasa por una determinada sección en una unidad de
tiempo:
Q : es el caudal expresado en m3 /s.
V : es el volumen expresado en m3 .
T : es el tiempo expresado en s.
VERTEDEROS
Q=VT
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FUNCIONES
Garantizar que la estructura hidráulica ofrezca seguridad,
Impide que se eleve el nivel de aguas arriba sobre el nivel
máximo
Garantizar que el nivel de agua tenga poca variación en el canal
de riego aguas arriba
Control de nivel en embalses, canales, depósitos, estanques,
etc.
Elevar el nivel del agua.
Evacuación de crecientes o derivación de un determinado
caudal.
ELEMENTOS PRESENTES EN UN VERTEDERO
VERTEDEROS
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TIPOS DE VERTEDEROS
Existen entre otros vertederos rectangulares, triangulares,
trapezoidales y parabólicos, En todos el caudal o gasto es
proporcional a la carga o altura H.
VERTEDEROS
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El funcionamiento de los vertederos puede variar según la
forma de la vena o chorro aguas abajo de la estructura y se
presentan las siguientes posibilidades
CLASIFICACION DE VERTEDEROS
1.- Forma:
a).Simples: rectangulares, trapezoidales y triangulares.
b).Compuestos: secciones combinadas.
2.- Altura relativa del umbral:
a).Vertedores: completos o libres
b).Vertedores incompletos o ahogados
3.- Espesor de la pared:
a).Vertedores de pared delgada: placas o madera biselada.
b).Vertedores de pared gruesa (e 0.66 h).
VERTEDERO RECTANGULAR
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Aplicando la ecuación de energía entre los puntos 1 y 2, se obtiene
una expresión para el caudal:
En donde:
QT : caudal teórico
L : longitud del vertedero.
P : altura del vertedero.
H : carga hidráulica sobre la cresta.
V : velocidad de llegada al vertedor.
g : aceleración debida a la fuerza de la gravedad.
VERTEDERO TRIANGULAR
VERTEDEROS
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Partimos de la teoría:
vs=√2gh
dQideal=√2gy . x . dyPor semejanza de triángulos:
x=L(H− y )H
Además: b=2H . tan θ2
→Qreal=μm∫0
HbH. (H− y ) .√2gy .dy
∴Qreal=815. μm√2g . H 5/2 . tan
θ2
Siguiendo el mismo procedimiento anterior y despreciando el valor
de v2/2g puesto que el canal de aproximación es siempre más
ancho que el vertedero, se obtiene la descarga a través de:
VERTEDERO TRAPEZOIDAL
VERTEDEROS
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Este vertedero ha sido diseñado con el fin de disminuir el efecto de
las contracciones que se presentan en un vertedero rectangular
contraído.
DONDE:
Cd1: coeficiente de descarga para el vertedero rectangular con
contracciones.
Cd2: coeficiente de descarga para el vertedero triangular.
L: longitud de la cresta.
Θ: ángulo de inclinación de los lados respecto a la vertical.
M: inclinación lateral.
VERTEDEROS
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4.- APLICACIONES
ALIVIADERO COMO ELEMENTO DE PRESA.
Garantizar la seguridad de la estructura hidráulica, al no
permitir la elevación del nivel, aguas arriba, por encima del
nivel máximo (NAME por su siglas Nivel de Aguas Máximas
Extraordinarias)
Disipar la energía para que la devolución al cauce natural no
produzca daños. Esto se hace mediante saltos, trampolines o
cuencos.
VERTEDERO COMO ELEMENTO DE CANAL.
VERTEDEROS
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Los vertederos permiten a los hidrólogos un método simple para
medir el caudal en flujos de agua. Conocida la geometría de la
zona alta del vertedero y el nivel del agua sobre el vertedero.
6.- CONCLUSIONES:
Se conoció la importancia del tema de Vertederos en Mecánica
de fluidos.
Los vertederos son estructuras utilizadas frecuentemente para
la medición de caudales;.
Los vertederos rectangulares son utilizados para medir
caudales grandes.
Los vertederos triangulares son utilizados para medir caudales
pequeños.
7.- BIBLIOGRAFIA:
WWW.WILKIPEDIA.COM
EDIBON. SA , FLUJO SOBRE VERTEDEROS
es.wikipedia.org/wiki/Vertedero
Apuntes del curso Mecánica de Fluidos I
Mecánica de Fluidos. Autor: F. Ugarte P.
Hidráulica General – Gilberto Sotelo Ávila
CLAUDIO MATAIX. "MECÁNICA DE FLUIDOS Y MÁQUINAS
HIDRÁULICAS". ED. HARLA MEXICO 1995.
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