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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

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Page 1: Vertederos

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

Page 2: 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

Page 3: Vertederos

Mecánica de Fluidos I

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

Page 4: Vertederos

Mecánica de Fluidos I

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

Page 5: Vertederos

Mecánica de Fluidos I

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

Page 6: Vertederos

Mecánica de Fluidos I

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

Page 7: Vertederos

Mecánica de Fluidos I

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

VERTEDEROS

Page 8: Vertederos

Mecánica de Fluidos I

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

Page 9: Vertederos

Mecánica de Fluidos I

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

Page 10: Vertederos

Mecánica de Fluidos I

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

Page 11: Vertederos

Mecánica de Fluidos I

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

Page 12: Vertederos

Mecánica de Fluidos I

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.

VERTEDEROS