Universidad Nacional: SAN LUIS GONZAGA de ICA

Ing. CIVILVI-B

AO DE LA INVERSIN PARA ELDESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA

U. N.: San Luis Gonzaga de ICA

Facultad:Ingeniera CIVIL

Tema:Flujo Rpidamente Variado En Canales:VERTEDEROS

Curso:Mecnica De Fluidos IIProfesor:

Ing. FRANCO ALVARADO, Freddy M.

Estudiantes:

CANALES ESPINOZA, Stephanie.FLORES RODAS, Joan.GUERRA PALOMINO, Hector Percy.IVALA CAPCHA, Ivan.TARMEO MAGALLANES, Richard.

Ciclo - Grupo:

VI - B

ICA - PER2014

Flujo Rpidamente Variado En Canales:VERTEDEROSI. INTRODUCCIN:

Los vertederos son dispositivos que se utilizan para medir el caudal a travs de un canal abierto y consiste en una obstruccin del flujo en el canal, en el cual el lquido se acumula para despus pasar a travs de l, por una abertura de forma geomtrica determinada y de esta manera se puede obtener el caudal.

Los vertederos tambin son construidos para elevar suficientemente el nivel y desviar la totalidad o parte del flujo hacia un canal de suministro o conducto de irrigacin, generacin hidroelctrica, usos domsticos e industriales, etc. Los vertederos tambin se utilizan para desviar inundaciones repentinas hacia reas de irrigacin o para recarga de acuferos subterrneos.

II. MARCO TERICO GENERAL:

Los vertederos son utilizados, intensiva y satisfactoriamente, en la medicin del caudal de pequeos cursos de agua y conductos libres, as como en el control del flujo en galeras y canales.

PARTES DEL VERTEDERO:

El borde superior se denomina cresta, pared o umbral. Los bordes verticales constituyen las caras del vertedero. La carga del vertedor, H, es la altura alcanzada por el agua, a partir de la cresta del vertedor. Los niveles a ambos lados del vertedor se llaman niveles, aguas arriba y aguas abajo, respectivamente.

CLASIFICACIN DE LOS VERTEDEROS:

Aceptando las ms variadas formas y disposiciones, los vertederos presentan los ms diversos comportamientos, siendo muchos los factores que pueden servir de base para su clasificacin, entre estos estn:

1. SU FORMA:

Rectangulares:

Para este tipo de vertederos se recomienda que la cresta del vertedero sea perfectamente horizontal, la altura desde el fondo del canal.

Triangular:

Hacen posible una mayor precisin en la medida de carga correspondiente a caudales reducidos. Estos vertedores generalmente son construidos en placas metlicas en la prctica, solamente son empleados los que tienen forma issceles, siendo ms usuales los de 90.

Trapezoidal De Cipolleti:

Cipolleti procuro determinar un vertedor trapezoidal que compense el decrecimiento del caudal debido a las contracciones. La inclinacin de las caras fue establecida de modo que la descarga a travs de las caras fue establecida de modo que la descarga a travs de las paredes triangulares del vertedor corresponda al decrecimiento de la descarga debido a contracciones laterales, con la ventaja de evitar la correccin en los clculos. Para estas condiciones, el talud resulta 1:4.

Circular:

Se emplean rara vez, ofrecen como ventajas la facilidad de construccin y que no requieren el nivelamiento de la cresta.

Proporcionales:

Son construidos con una forma especial, para el cual varia proporcionalmente a la altura de lmina liquida (primera potencia de H). Por eso tambin se denominan vertedores de ecuacin lineal.

Se aplican ventajosamente en algunos casos de control de las condiciones de flujo en canales, particularmente en canales de seccin rectangular, en plantas de tratamiento de aguas residuales.

Compuestos:

Estn constituidos por secciones combinadas.

2. SU ALTURA RELATIVA DEL UMBRAL:

Pueden ser vertedores completos o libres, cuando el nivel de aguas arriba es mayor que el nivel aguas abajo, es decir .

O incompletos o ahogados, en estos el nivel de aguas abajo es superior al de la cresta, , en los vertedores ahogados el caudal disminuye a medida que aumenta la sumersin.

3. EL ESPESOR DE LA PARED

Segn el espesor de la pared los vertedores se clasifican en: Vertedores de pared delgada:

La descarga se efecta sobre una placa con perfil de cualquier forma, pero con arista aguda.

Vertedores de pared gruesa:

, la cresta es suficientemente gruesa para que en la vena adherente se establezca el paralelismo de los filetes.

4. LA LONGITUD DE LA CRESTA

Pueden ser vertedores sin contracciones laterales (), cuando la longitud de la cresta es igual al ancho del canal y vertedores con contracciones laterales (), la longitud L es menor que el ancho del canal de acceso.

INFLUENCIA DE LAS CONTRACCIONES

Las contracciones ocurren en los vertedores cuyo ancho es inferior al del canal en que se encuentra instalado.

Francis, concluyo despus de muchos experimentos que todo pasa como si en el vertedor con contracciones el ancho se hubiera reducido, segn l, se debe considerar en la aplicacin de la formula en valor corregido para L.

Para una contraccin:Para dos contracciones:

INFLUENCIA DE LA FORMA DE LA VENA

En los vertedores en el que el aire no penetra en el espacio W, debajo de la lmina vertiente puede ocurrir una depresin, modificndose la posicin de la vena y alterndose el caudal.

Esta influencia se puede verificar en vertedores sin contracciones o en vertedores con contracciones, en los cuales la prolongacin de las caras encierra totalmente la vena vertiente, aislando el espacio W.

En estas condiciones la lmina vertiente puede tomar una de las siguientes formas:

Lamina libre. Se obtiene mediante la instalacin de orificios de ventilacin en las paredes del canal.

Lamina abatida. Se presenta cuando la ventilacin es insuficiente, lo cual permite el enrarecimiento del aire situado debajo de la lmina, disminuyendo su presin. Debido a la presin atmosfrica que acta sobre ella, tiende a adherirse al vertedero.

Lamina adherente. Es el caso de menor aireacin de la lmina vertiente; es decir, la ventilacin por debajo de la lmina vertiente es nula. Se presenta para pequeas cargas h, en cuyo caso la velocidad es insuficiente para despegar la lmina.

Lamina ahogada inferiormente. Ocurre al aumentar la carga de un vertedero de lmina adherente, sin que el aire pueda entrar por debajo del manto inferior de la lmina, como se muestra en la figura. el espacio A se llena de agua, constituyendo una zona muerta y turbulenta, sin participar en el escurrimiento general.

Cuando, en un vertedero de lmina libre, la carga es bastante grande se produce una rpida al pie de la placa del vertedero (una rpida o rpido es un flujo de gran velocidad, con lmina deprimida, que normalmente se presenta en un canal cuando ente cambia de pendiente suave a una pendiente fuerte); posteriormente, un poco aguas abajo, el flujo adquiere su velocidad normal y, dadas las condiciones de rgimen suscritico aguas abajo, se forma un resalto hidrulico, como se ve en la figura.

Lamina ahogada superiormente. Se presenta cuando el resalto hidrulico se acerca al vertedero cubriendo el pie de la lmina vertiente, al atenuase la rpida por la disminucin del caudal.

Figura. En este caso, por ser constante el caudal aguas arriba del vertedero, toda variacin en el nivel aguas abajo repercute en el nivel de aguas arriba.

III. VERTEDEROS RECTANGULARES DE PAREDES DELGADAS:

En el vertedero rectangular las paredes delgadas, el corte es rectangular con un ancho igual al del curso del agua (sin contraccin), o con un ancho menor que el mismo (con contraccin).

DETERMINACION TERICA DEL CAUDAL DE UN VERTEDERO

Para el clculo del caudal en los vertederos rectangulares de paredes delgadas, se adoptar la siguiente ecuacin:

DONDE: Q = volumen, en m/s.Ce = coeficiente de Descarga (adimensional).g = Aceleracin de la gravedad 9.81 m/s.be = Ancho efectivo de la seccin, en m.he = Carga hidrulica medida aguas arriba del vertedero en la regin estable, en m.

Para el clculo de Ce a temperaturas entre 5 y 30 C, el coeficiente experimental de descargas funcin de las variables:

DONDE:b = Ancho medido de vertedero (corte)h = Medida de la carga hidrulicaB = Ancho del canal agua arriba del vertederop = Altura mxima de la base del corte con referencia al plano de la base del canal

Para hallar el ancho efectivo (be) de la ecuacin.

Para el clculo de la altura efectiva, consideramos la ecuacin siendo Kh = +1

IV. EJEMPLO DE APLICACIN:

CONSTRUCCIN DEL VERTEDERO

El corte debe ser hecho simtricamente as mismo de la vertical que los constituye. La placa escogida es plana, sin presencia de ondulaciones o asperezas. Una vez instalado verificar la plomada, y la horizontalidad. Ubicamos el vertedero en una seccin recta de la parte rectangular del canal.

COLOCACIN DEL VERTEDERO:

La colocacin del vertedero, se realiz en un canal de seccin casi continuo. Con un ancho de 45 cm, y un tirante de 15 cm.

Al momento de colocar le vertedero, se procur tapar los costados para evitar filtraciones laterales y de la base.

Esperamos que el caudal se estabilice y tomamos las medidas de la carga hidrulica en la zona estable 18cm, y el tirante en el vertedero 0.5 cm

OBTENCIN DEL CAUDAL:

De la ecuacin:

DONDE: Q = incgnita.Ce = incgnita.g = 9.81 m/s.be = incgnita.he = incgnita.

Clculo de Ce:

DONDE:b = 0.25h = 0.18B = 0.45p = 0.17

Entonces: y

Para hallar el ancho efectivo (be) y altura efectiva (he) de la ecuacin.

DONDE:b = 0.25h = 0.18Kb resulta de la tabla: 3.3Kh = +1

Entonces:

Reemplazando valores en la ecuacin del Caudal:

V. BIBLIOGRAFA:

.SOTELO VILA, Gilberto. HIDRULICA GENERAL. AZEVEDO, J.M. MANUAL DE HIDRULICA. FORCHHEIMER, Philipp. TRATADO DE HIDRULICA

MECANICA DE FLUIDOS IIPgina 14