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7/23/2019 13 Ava Control de Flujo Vertederos
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HIDRAULICA DE LAS
CONDUCCIONES ABIERTAS
VERTEDEROS
Manuel Vicente HERQUINIO ARIAS
Ingeniero MECANICO DE FLUIDOS
HIDRAULICA – HIDROLOGIA.
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AFORO EN CURSOS DE AGUA CON
SUPERFICIE LIBRE
VERTEDEROS
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Los vertederos establecen n control en la secc!"n de s
b!cac!"n# or!$!nando na relac!"n de%!n!da entre descar$a &
' (ro%nd!dad en la (ro)!*!dad del !nstr*ento+ Los
vertederos se e*(lean (r!nc!(al*ente en el a%oro de
cadales+
VERTEDEROS
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CLASIFICACION
,+ Por la For*a (eden ser-
a+ S!*(les - rectan$lares# tr!an$lares#
c!rclares# etc
b+ Co*(estos- tra(ec!ales# secc!ones
co*b!nadas
.+ Por el es(esor de la (ared
a+ De (ared del$adab+ De (ared $resa
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Lado
s
crest
a
talu
d
crest
a
VERTEDERO RECTANGULAR VERTEDERO CIPOLLETTI VERTEDERO TRIANGULAR
VERTEDEROS CON DOS CONTRACCIONES
SECCION A-A
FLUJO
nap
a
Per!l
de
acero
"ona de
#ed!c!$n
VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA
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"ona de #ed!c!$n
napa
Resp!radero de a!re
Tu%os resp!raderos
Secc!$n A-A
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CLASIFICACIÓN,+ Por la For*a de la ca/da-
a+ Vertederos no s*er$!dos o l!bres
b+ Vertederos a0o$ados o s*er$!dos
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COFICIENTES DE CONTRACCION Cc#
VELOCIDAD Cv# ' DESCARGA C1
,+ Coe%!c!ente de Contracc!"n 2Cc3
Es la relac!"n entre el 4rea de la secc!"n recta contra/da
de na corr!ente 2c0orro3 ' la veloc!dad *ed!a !deal 1e
tendr/a s!n ro5a*!ento+
.+ Coe%!c!ente de Veloc!dad 2Cv3
Es la relac!"n entre la veloc!dad *ed!a real en la secc!"nrecta de la corr!ente 2C0orro3 ' la veloc!dad *ed!a !deal
ORIFICIO
CHORROC
A AC =
gH
V
Ideal MediaVelocidad
al MediaVelocidad C RV
2
Re==
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COFICIENTE DESCARGA C1
6+ Coe%!c!ente de Descar$a 2C13
Es la relac!"n entre el cadal real 1e (asa a trav7s del
a(arato ' el cadal !deal
hH A
Q
Ideal Caudal
al Caudal C R
q2
Re==
V C q C C C =
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VERTEDEROS RECTANGULARES
VERTEDERO SIN
CONTRACCION
VERTEDERO CON
UNA CONTRACCION
VERTEDERO CON DOS
CONTRACCIONES
H 8 Car$a sobre el vertedero
B 8 Lon$!td de cresta
&
' ' '
% ( & % %
p()
gH V C 2=
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VERTEDEROS RECTANGULARES
d* *
% ( &
p()
dhbV dAV dQ C C ==
dhbV C dAV C Q hqhq
∫ ∫ ==
hC V V =
−+= )2/3
2
02/3
2
0 )2
()2
(23
2
g
V
g
V H g bC Q q
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VERTEDEROS RECTANGULARES
a+ FOR9ULA DE FRANCIS
b+ FOR9ULA DE BA:IN
n = 0 para un vertedero sin contracciónn = 1 para un vertedero con contracción en un extremon = 2 para un vertedero con contracción total
−+−= 2/3
2
02/3
2
0 )2
()2
()10
(84.1 g
V
g
V H
nH bQ
2/32)(55.01)0133.0
794.1( bH W H
H
H Q
+++=
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VERTEDEROS RECTANGULARES
Valores de C1 (ara vertederos rectan$lares
2De Geor$!a Inst!tte o% Tec0nolo$'3
= Cq
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VERTEDEROS TRIANGULARES
*'
%
+
dA 8 ) d0
)
2
(22
g
V h g V h +=dAV dQ
h
=
triángulosde semejanza or
2tan2 θ
H b =
d! "V C Q hd ∫ =2
tan215
8 2/5 θ H g C Q
q=
H
h H
b
" −=
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VERTEDEROS TRIANGULARES
Coe!iciente de descar"a Cd
( Cd
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#$%&$'$%( CI)(LL$&&I
C!(ollett! deter*!no n vertedor tra(e5o!dal 1e co*(enso el
decrec!*!ento del cadal deb!do a las contracc!ones
Suponiendo que Cd1 = Cd2 se tiene*
%
a
α' H
a#an ==
4
1α
2/5
2
2/3
1 tan215
82
3
2 H g C b H g C Q d d α +=
)tan5
4(2
3
2α H b gH H C Q q +=
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Flu+o !lu,endo so-re un vertedero Cipolletti
cresta
DETALLE DE UN VERTEDERO CIPOLLETTI
Flu,oPer!l de
acero
Secc!$n A-A
"ona de #ed!c!$n
napa
VERTEDERO CIPOLLETTI
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VERTEDERO CIRCULAR
Un vertedero c!rclar t!ene bastante contracc!"n# ' es *e;or
b!carlo en n canal no rectan$lar+
5.25.2215
4d C d g C Q
ieq φ ω ==
=a =a
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Caracter/st!cas $eo*7tr!cas
Un canal es na estrctra de condcc!"n donde el %l;o %l'e
con na s(er%!c!e l!bre
yθ
do
T
Radio Hidráulico ro!undidad
Hidráulica
$ertedero circular
)21co"(2
0
d
!ar −=θ
=a =a
)(8
2
0 θ θ send
A −=
θ 20d
= )
2(
0
θ send # =
A R =
#
A & =
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VERTEDERO CIRCULAR
Coe%!c!ente de descar$a Ce (ara vertederos
c!rclares de cresta del$ada
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VERTEDERO CIRCULARValores de < ' F
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ORIFICIOS
Nivel de energía
Nivel de
referencia
Nivel de energía
Vena
contracta
Chorro libreFlujo a través de un orificio sumergido
El a$a se a(ro)!*a al or!%!c!o con n veloc!dad relat!va*ente
ba;a# (asa a trav7s de na 5ona de %l;o acelerado# ' sale del
or!%!c!o co*o n c0orro contra/do+
La secc!"n donde la contracc!"n del c0orro es *4)!*o es
lla*ada la vena contracta
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ORIFICIO LI&RE
N!el de ener./a
N!el de
reerenc!a
Vena
contracta
C*orro l!%re
1
2
g
V '
g
V h
g
V
222
2
2
2
221
2
11 ++=++γ γ
chorroV V =2 ori(iciocchorro AreaC Area =0
2
002
121 ===
g
V
γ γ
11 221
1 ghC gh
) V $chorro =
+= 11 22 ghC ghC C Q d $c ==
*rdidas g
V h g
V
++=++ 22
2
221
2
11
γ γ
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ORIFICIO SU9ERGIDO
N!vel de ener$/a
)(2 21 hh g AC Q d −=
.$&('( '$ LA &%A/$C&(%IA )A%A
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.$&('( '$ LA &%A/$C&(%IA )A%A
.$'I% $L CA'ALN!el de ener./a
C*orro l!%re+0
10
$n un corro li-re la componente xde la velocidad no cam-ia
1
2
'onde t es el tiempo para
que una partcula de !luidovia+e desde la vena contractaasta el punto 3
$l tiempo para que una partcula cai"a una distancia ,0 -a+o la acción dela "ravedad4 cuando no tiene velocidad inicial en esa dirección4 se
expresa mediante*)or lo tanto*
02 "t V =
2
2
0
gt !
g
!
"V
0
02
2=
2V AQ chorro=
02 "t V =
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a+ Or!%!c!o de (ared del$ada
b+ Or!%!c!o en (ared $resa
c+ En (ared $resa con aboc!na*!ento
Or!%!c!o entrante#
t!(o Borda
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AFORADOR PARSHALL
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E+tens!$n de las alas del #ed!dor
en los %ancos del canal
)LAN&A
)$%FIL
Ala alternat!ade 234
.ar.anta
N!el
del p!so
An.ulo
5+5+567
Super!c!e del a.ua
Pend!ente 5V82'
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9EDIDOR PARSHALL
,+ Un *ed!dor Pars0all es n estrec0a*!ento art!%!c!al en el
canal *ed!ante el cal se (rovoca n %l;o cr/t!co+.+ El *ed!dor Pars0all consta de na secc!"n conver$ente de
%ondo (lano# en la cal se acelera la corr!ente# se$!da de
na $ar$anta con %ondo !ncl!nado 0ac!a aba;o '# (or =lt!*o#
na secc!"n d!ver$ente de %ondo ascendente
6+ La caracter!5ac!"n de los *ed!dores esta dada (or el anc0o
de la $ar$anta b
>+ El n!vel de a$a# a$as aba;o del *ed!dor# 0,# se *!de en lasecc!"n conver$ente
?+ El n!vel de a$a# a$as aba;o del *ed!dor# 0.# se deter*!na
en el e)tre*o de la $ar$anta
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9EDIDOR PARSHALL
De(end!endo del n!vel del a$a# a$as aba;o del *ed!dor# 7ste
(ede o(erar co*o-a+ Descar$a l!bre+ Las d!*ens!ones son selecc!onadas de *anera
tal 1e el salto 0!dr4l!co se (resente a$as deba;o de la
$ar$anta 0asta $rados de s*er$enc!a 0.@0, de ? a +
En este caso el cadal & se deter*!na *!d!endo el n!vel del
a$a 0,
b+ Descar$a s*er$!da+ En caso 1e sba el n!vel de a$a 0.# el
resalto 0!dr4l!co se des(la5ar4 en sent!do de a$as arr!ba+ Tan(ronto co*o 7ste (ase la $ar$anta# el %l;o cr/t!co se conv!erte
en %l;o sbcr/t!co ' entonces se d!ce 1e 0a' %l;o s*er$!do+
El cadal de(ende a0ora de los n!veles 0, ' 0.
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