UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA INGENIERA CIVIL

ESTRUCTURAS HIDRAULICAS Pgina 1

VERTEDERO DE PARED DELGADA

FUNDAMENTO TERICO

Se llama vertedero a la estructura hidrulica sobre la cual se efecta una descarga a

superficie libre. El vertedero puede tener diversas formas segn las finalidades a las

que se destine.

Si la descarga se efecta 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 pequeas dimensiones. El vertedero de pared gruesa se emplea adems como obra

de control o de excedencias en una presa y como aforador en grandes canales.

VERTEDEROS DE PARED DELGADA (SHARP-CRESTED WEIRS)

La utilizacin de vertederos de pared delgada est limitada generalmente a

laboratorios, canales pequeos y corrientes que no lleven escombros y sedimentos. Los

tipos ms comunes son el vertedero rectangular y el triangular.

La cara de aguas arriba debe ser instalada verticalmente y el borde de la placa debe

estar cuidadosamente conformado. La estructura delgada est propensa a

deteriorarse y con el tiempo la calibracin puede ser afectada por la erosin de la

cresta.

El vertedero triangular es preferido cuando las descargas son pequeas, porque la

seccin transversal de la lmina vertiente muestra de manera notoria la variacin en

altura.

La relacin entre la descarga y la altura sobre la cresta del vertedero, puede

obtenerse matemticamente haciendo las siguientes suposiciones del comportamiento

del flujo:

a. Aguas arriba del vertedero el flujo es uniforme y la presin vara con la

profundidad de acuerdo con la hidrosttica (p=gh).

b. La superficie libre permanece horizontal hasta el plano del vertedero y todas

las partculas que pasan sobre el vertedero se mueven horizontalmente (en

realidad la superficie libre cae cuando se aproxima al vertedero).

c. La presin a travs de la lmina de lquido o napa que pasa sobre la cresta del

vertedero es la atmosfrica.

d. Los efectos de la viscosidad y de la tensin superficial son despreciables.

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Estas suposiciones conducen al siguiente modelo de flujo ideal:

1. VERTEDERO RECTANGULAR

Aplicando la ecuacin de Bernoulli entre los puntos 1 y 2 sobre una misma lnea de

corriente, se obtiene:

Un coeficiente Cd determinado experimentalmente, se involucra para considerar el uso

de las suposiciones, entonces:

Cd es conocido como Coeficiente de Descarga.

Un vertedero rectangular sin contraccin es aquel cuyo ancho es igual al del canal de

aproximacin. Para este tipo de vertedero es aplicable la frmula de Rehbock para

hallar el valor de Cd:

Donde p es la altura de la cresta del vertedero medida desde el piso del canal.

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Un vertedero rectangular con contraccin es aquel en el cual el piso y los muros del

canal estn lo suficientemente alejados del borde del vertedero y por lo tanto no

influyen en el comportamiento del flujo sobre l. Para este tipo de vertedero es

aplicable la frmula de Hamilton-Smith para hallar el valor de Cd:

2. VERTEDERO TRIANGULAR

Para medir caudales muy pequeos (menos de 6 litros por segundo), se obtiene mejor

precisin utilizando aliviaderos de pared delgada de seccin triangular, pues la presin

vara con la altura, dndose un gran gradiente de velocidad entre la parte inferior del

tringulo y la superior.

Siguiendo el mismo procedimiento anterior y despreciando el valor de v1/2g puesto que

el canal de aproximacin es siempre ms ancho que el vertedero, se obtiene la descarga

a travs de:

Condiciones de flujo adoptadas para la Frmula De Poleni-Weisbach

Considerando la Ecuacin de la Energa, a lo largo de una lnea de flujo se presenta un

incremento de la velocidad y correspondientemente una cada del nivel de agua.

En el coronamiento del vertedero queda el lmite superior del chorro lquido, por

debajo del espejo de agua, con una seccin de flujo menor al asumido por Poleni-

Weisbach.

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Vertedero de pared delgada

En la seccin contrada X, ubicada aguas abajo de la cresta del vertedero, la

distribucin de presiones se desarrolla con ambos extremos iguales a la presin

atmosfrica. En estos sectores las velocidades coinciden con las determinadas a travs

de la ley de Torricelli, considerando nicamente las prdidas de energa. En el mismo

chorro, las velocidades adquieren valores menores a las definidas por la indicada ley.

Vertederos de pared delgada en funcin de las condiciones de flujo aguas arriba

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3. VERTEDERO DE CIPOLETTI

El vertedero tipo Cipoletti es trapezoidal. La inclinacin de los lados es de 4v/1h (4

unidades en la vertical por 1 unidad den la horizontal. El mayor caudal que pasa por la

inclinacin de los lados del trapecio, compensa la contraccin lateral de los vertederos

rectangulares, por lo tanto pueden utilizarse la frmula y la tabla de coeficientes

correspondiente al vertedero rectangular.

BIBLIOGRAFA

Lomax W. R., Saul A.J. Laboratory Work in Hydraulics. Bolton Institute of Technology.

Great Britain 1979.