Mg.Ing. Roberto Alfaro Alejo

Vertederos de Cresta DelgadaCalibracin y Uso

Hidraulica II

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNOEscuela Profesional de Ingeniera Agricola

Metodos y Estructuras para medicion de Caudal .

VERTEDEROS Dispositivo de medicion estandar clasico Relativamente economico Fcil para construir y mantener Facil para usar puede ser evaluado

visualmente Confiable y Preciso si es construido y

mantenido apropiadamente

Vertederos contraidos estandar(cara aguas arriba)

Vertederos suprimido rectangular

Seccion en el Perfil Longitudinal

Vertedero Cipolletti

Vertedero Triangular 90

PREOCUPACIONES EN VERTEDEROS Desechos sobre la crestaintuitivo y obvio Condiciones de aproximacion y generacion

de sedimento Ubicacion de medicion de carga medicion

vacio en la zona aguas abajo Sumergencia en el lado aguas abajo

Vista Aumentada Cresta Vertedero Rectangular de cresta delgada

Vista Aumentada Vertedero Triangular

Calibracion deVertederos Parcialmente Contraidos

Flujo Completamente Contraido Aplicacion de Ecuaciones estandar Caja de Vertedero es lo suficientemente

grande el flujo a travs del vertedor abierto no se ve afectada por la presencia de las paredes laterales o en el piso Caja de Vertedero podra ser ms amplio y / o ms

profundo y que no iba a cambiar el flujo

Flujo Parcialmente Contraido La caja de Vertedero es muy pequeo

demasiado superficial o demasiado estrecha Flujo no se contrae completamente a medida

que pasa a travs de la abertura Cambios de calibracion descarga vs carga

de la estructura

Mtodo Kindsvater-Carter, 1957 Vertederos Rectangular o Triangular Ecuacion de descarga generica con

coeficientes que varian como una funcion de relaciones adimensionales involucrando dimensiones de caja de vertedero y la carga

Tedioso para aplicar usando cartas para buscar coeficientes

Dificultad para integrar tabla de calibracion resultante en el sistema SCADA

Aplicacion a Vertederos Rectangulares

1.5

1

2 23

( 0.001 m para todo caso)

e e e

e c b

e h

h

Q C gb hb b Kh h KK

=

= += +

=

Aplicacion a Vertederos Rectangulares - ecuaciones

1.5

1

2 23

( 0.001 m para todo caso)

e e e

e c b

e h

h

Q C gb hb b Kh h KK

=

= += +

=

Aplicacion a Vertederos Triangulares

he

ee

Khh

hgCQ+=

=

1

5.2

2tan2

158

Ce, fully contracted, any angle

Kh, all cases

Ce, partially contracted, = 90

Hoja de Calculo USBRWeir Aplicacion Automatica del

metodo Kindsvater-Carter Vertedero Rectangular Vertedero Triangular Vertedero Cipoletti

Produce Tablas de Calibracion y Ecuaciones de Calibracion simplificadas para vertederos parcialmente contraidos

Tabla de Calibracion

Curva de Calibracion y Ecuacion

Ejemplos de Aplicacion Vertederos Rectangulares Vertederos Triangulares Vertedero Cipolle Vertedero Sutro

Vertedero Sutro

Tambin llamado proporcional, es aquel cuya forma hace que el gasto de vertido sea proporcional a la carga H. Por esta caracterstica de ley de descarga, su inters descansa en considerarlo en un laboratorio como vertedor de aforo o en canales pequeos, cuando se desea este tipo de ley para facilitar las mediciones. Tambin es muy utilizado para desarenadores tipo canal de flujo horizontal, en plantas de tratamiento de aguas residuales. Otra caracterstica de este vertedero es que mantiene la velocidad de descarga constante, aunque el caudal de ingreso sea variable debido a su forma, lo que garantiza la sedimentacin de la arena.

Vertedero Sutro

Siendo: a: altura mnima (m) b: ancho de la base (m) H: altura del agua (m)

La forma de las paredes del vertedero es dada por:

2.743aQ ab H =

21x yarctgb api

=

Vertedero Sutro

Ejemplo: Un vertedero sutro tiene una base de un vertedero

rectangular de 60 cm de ancho y 15 cm de altura, cuando el tirante de flujo es 30cm es instalado en un canal. Hallar el caudal?. Si la descarga se duplica cual seria la carga sobre los vertederos? Coeficiente de descarga es tomado como 0.62.

( )1/20 2 2dC W C g s= 0 23Q C h a = +

Vertedero Sutro

Solucion

Nota: Trabajar en metros

Planilla de toma de datos y calculo Solucion

Nota: Trabajar en metros

Planilla de toma de datos y calculo Solucion

Nota: Trabajar en metros

Planilla de toma de datos y calculo Solucion

Nota: Trabajar en metros

Planilla de toma de datos y calculo Solucion

Nota: Trabajar en metros

Mediciones de Velocidad de Campo Ecuacion de Flujo:

Q = v A donde

Q es la descarga, m3/s v es la velocidad de agua, m/s A es el area de la seccion transversal, m2

Medicion de Corrientes en estaciones calibradas

Vertedero muesca en V

Medicion de Corrientes en estaciones calibradas

Medicion de Corrientes en una Estacion de medicion calibrada

Q = C h5/2

donde,Q = Descarga (m3/s, feet3/s,

or feet3/s/miles2, mm/day)h = stage (m)

Construccion de Vertedero

Medicion de Corrientes

Medicion de Corrientes

Medicion de Corrientes

Medicion de Corrientes

Q = A V where,Q = Streamflow (m3/s,

feet3/s, or feet3/miles2/s)

V = Velocity (m/s)A = Cross-sectional

Area (m2)

Medicion de Corrientes

Ecuacion de Manning v = (1/n) R2/3 S1/2 donde

v es la velocidad de agua, m/s n es el factor de rugosidad hidraulica de Manning R = A / P es el radio hidraulico, m

A es el area de la seccion transversal de canal, m2 P es el perimetro mojado del canal, m

S es la pendiente de energia de agua, m/m, ft/ft

Ecuacion de Manning

Tirante de Rio: La elevacion o cota de la superficie de agua

Tirante de Inundacion La cota cuando el rio sobrepasa los bancos naturales

del canal. Curva de Calibracion

La relacion entre el tirante del rio y su descarga

Curva de Calibracion

Estadistica Hidrologica: Tratar de entender y predecir el caudal

Prediccion de Descarga Pico: Nuestro esfuerzo por predecir inundaciones

catastrficas Intervalos de Recurrencia:

Usado para asignar probabilidad a inundaciones Avenida de 100-aos:

Una inundacion con 1 de chance en 100 aos, o una inundaciones con una probabilidad de 1% en un ao.

Periodo de Retorno

Tr = 1 / P Tr es el intervalo de recurrencia promedio,aos P es probabilidad de excedencia, 1/aos

Formulas para Intervalo de Recurrencia: Weibull Tr = (N+1) / m Gringorten : Tr = (N+1-2a) / (m-a) Cunnane:

donde N es numero de aos de registro, a = 0.44 es un coeficiente estadistico m es el orden de caudal (m=1 es el mayor)

Prediccion de Avenida

Preguntas?