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VERTEDEROS

JOSE DAVID COLPAS ARTHUR BRITO ANGIE DOMINGUEZ

UNIVERSIDAD DE LA COSTA FACULTAD DE INGENIERIA Laboratorio de Hidráulica, BARRANQUILLA

1. INTRODUCCION Un vertedero consiste en una obstrucción en una canal, donde se obliga la descarga de un fluido represado, el cual pasa por una abertura con forma determinada. Los vertederos se emplean bien para controlar ese nivel, es decir, mantener un nivel aguas arriba que no exceda un valor límite, o bien para medir el caudal circulante por un canal. Como vertedero de medida, el caudal depende de la altura de la superficie libre del canal aguas arriba, además de depender de la geometría; por ello, un vertedero resulta un medidor sencillo pero efectivo de caudal en canales abiertos. Hacia esta segunda aplicación está enfocada la presente práctica. Existen varios tipos de vertederos. Nosotros usamos un vertedero rectangular y uno en forma de triangular, los cuales se denominan vertederos de pared delgada. El vertedero triangular nos sirve para medir caudales volumétricos relativamente pequeños con un coeficiente de descarga menor al de un vertedero rectangular.

2. OBJEIVOS

2.1

GENERAL

 Examinar y evaluar el funcionamiento de los vertederos en canales abiertos a partir del desarrollo experimental del mismo en el laboratorio de Hidráulica, definiendo propiedades reales y propias de cada tipo de vertedero según su forma geométrica.

2.2 

ESPECÍFICOS Realizar la calibración de dos vertederos de cresta delgada: uno de forma rectangular y otro de forma triangular.



Distinguir los vertederos como una herramienta que nos facilita los cálculos de propiedades hidráulicas de un canal abierto.



Calcular los coeficientes necesarios para el desarrollo de los modelos matemáticos planteados para la experiencia.



Relacionar la medición de caudales con el desarrollo experimental de los vertederos en canales abiertos.

3. MARCO TEORICO 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.

VERTEDERO RECTANGULAR DE PARED DELGADA La aplicación de la ecuación de energía entre un punto de aproximación y un punto localizado sobre la cresta del vertedero permite encontrar una relación entre el caudal y la altura sobre la cresta del vertedero, h. Para lograr esto es necesario despreciar las pérdidas de energía entre las dos secciones, asumir que la presión es atmosférica dentro de la sección de flujo sobre la cresta, ignorar el abatimiento y despreciar los efectos de la viscosidad y a la tensión superficial. Ec1:

𝑣02

2

2

𝑣0 Qt= 𝑏√2𝑔[(ℎ + ) 3⁄2 – ( )] 3 2𝑔 2𝑔

Donde vo: es la velocidad de aproximación, g es la aceleración de la gravedad. Considerando las simplificaciones realizadas, el caudal calculado con la Ecuación 1, difiere ligeramente del caudal real; razón por la cual se incluye un coeficiente Cd de la siguiente manera: Ec2: Qt=Cd

X QR

Como puede verificarse experimentalmente, la velocidad de aproximación es muy pequeña por lo que puede despreciarse, reduciendo la Ecuación 1: a la siguiente forma.

Ec3:

2

Qt= 𝑏√2𝑔[ℎ 3⁄2] 3

3.1

VERTEDEROS TRIANGULARES DE PARED DELGADA

Igualmente puede determinarse la expresión que relaciona el caudal y la profundidad de flujo sobre la cresta de un vertedero triangular de pared delgada. Este tipo de vertederos se emplean también para la medición de caudales, obteniéndose una mejor precisión debido a que presentan mayor carga para un mismo caudal. Sin embargo por esta misma razón, se limita a la medición de caudales pequeños.

Ec4:

8

Qt= √2𝑔 tan(⍬⁄2) ℎ 5⁄2 15

4. DESARROLLO EXPERIMENTAL La experiencia que acopla todo lo referente al cálculo de vertederos, fue realizada en la anterior clase de laboratorio con los siguientes materiales y con siguiente desarrollo:

4.1

MATERIALES



Banco hidráulico



Canaleta



Cronometro



Vernier o pie de rey



Limnimetro



Vertederos rectangular y trianguar

CONCLUSION Para la experiencia realizada en el laboratorio de hidráulica, podemos concluir que es de gran importancia los vertederos en los canales abiertos, ya que residen en que son dispositivos que permiten medir el flujo del caudal, bajo ciertas condiciones. Son comúnmente usados puesto que tienen un diseño simple y funcional, por lo tanto son de fácil manejo y además de bajo costo. Al momento de comprobar los vertederos de cresta delgada como herramienta de medición de caudal, observamos que son eficaces, pero existen parámetros que producen una fuente de errores. De estas mediciones depende muchas veces el buen funcionamiento de un sistema hidráulico, y en la mayoría de casos es fundamental para garantizar la seguridad de la estructura.

4.2

BIBLIOGRAFIA

En web: 

Vertederos hidráulicos. (2017). Arqhys.com. Revisado 28 Octubre 2017, de http://www.arqhys.com/construccion/vertederos-hidraulicos.html



Vertederos. (2017). Fluidos.eia.edu.co. Revisado 28 Octubre 2017, de http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/vertederos/verteder os.html