Clasificación de Los Vertederos
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5/24/2018 Clasificaci n de Los Vertederos
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DISEO HIDRAULICO DE VERTEDEROS
ECUACION DE UN VERTEDERO:
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.
Aplicando la ecuacin de Bernoulli para una lnea de corriente entre los puntos 0 y 1, de la figura 2,
se tiene:
Si V02/2g, es despreciable, la velocidad en cualquier punto de la seccin 1 vale:
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El gasto a travs del rea elemental, de la figura 2, es entonces:
Donde considera el efecto de contraccin de la lamina vertiente
El gasto total vale:
Que seria la ecuacin general del gasto para un vertedor de pared delgada, la cual es posible
integrar si se conoce la forma del vertedor. En la deduccin de la formula se omiti la perdida de
energa que se considera incluida en el coeficiente , se supuso que las velocidades en la seccin1 tienen direccin horizontal y con distribucin parablica, y por otra parte al aplicar Bernoulli
entre los puntos 0 y 1 se supuso una distribucin hidrosttica de presiones.
CLASIFICACIN DE LOS VERTEDEROS
Segn su forma geomtrica
Vertederos Rectangulares
Vertedero de cresta delgada sin contracciones.
Aplicando la ecuacin de energa entre los puntos 1 y 2, se obtiene una expresin para el caudal:
Dnde:QT: caudal terico
L: longitud del vertedero.
P: altura del vertedero.
H: carga hidrulica sobre la cresta.
V: velocidad de llegada al vertedor.
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g: aceleracin debida a la fuerza de la gravedad.
Esta ecuacin no considera las prdidas por friccin en el tramo, ni los efectos de tensin superficial,
por lo tanto el caudal real es menor que el caudal terico, por tal razn se introduce un coeficiente
que permita incluir estas consideraciones:
Cd = coeficiente de descarga, cuyos valores caractersticos deben estar entre 0.55 y 0.65.
Despreciando la influencia de la velocidad de llegada al vertedor, la ecuacin anterior se simplifica de
la siguiente forma:
Vertederos Triangulares
Cuando los caudales son pequeos es conveniente aforar usando vertederos en forma de V
puesto que para pequeas variaciones de caudal la variacin en la lectura de la carga hidrulica
H es ms representativa.
Vertederos Trapezoidales
Este vertedero ha sido diseado con el fin de disminuir el efecto de las contracciones que se
presentan en un vertedero rectangular contrado.
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Cd1: coeficiente de descarga para el vertedero rectangular con contracciones.
Cd2: coeficiente de descarga para el vertedero triangular.
L: longitud de la cresta.
: ngulo de inclinacin de los lados respecto a la vertical.
m: inclinacin lateral
La ecuacin anterior puede transformarse as:
Cuando la inclinacin de los taludes laterales es de 4V:1H, el vertedero recibe el nombre de Cipolleti
en honor a su inventor. La geometra de este vertedero ha sido obtenida de manera que las
ampliaciones laterales compensen el caudal disminuido por las contracciones de un vertedero
rectangular con iguales longitud de cresta y carga de agua.
Sotelo (1982) afirma que el trmino entre parntesis de la ecuacin (II.10) es de 0.63 lo que conduce
a la siguiente ecuacin de patronamiento, en sistema M.K.S:
Vertedero circular
Vertedero circular.
H: carga hidrulica o altura de carga, expresada en decmetros.
D: dimetro [decmetros].
Q: caudal [lt/s].
: depende de la relacinH/D dada por la Tabla II.1.
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La ecuacin es vlida si 0.20m D 0.30m; 0.075
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Para dimensionar el vertedero existen gran variedad de frmulas, a continuacin se describe
la frmula de Forchheiner.
Dnde:
V = 0.95 = coeficiente de contraccin
L = longitud del vertedero
h = carga promedio encima de la cresta
El flujo del canal, deber ser siempre subcrtico, entonces:
La frmula da buena aproximacin cuando se cumple
Para mejorar la eficiencia de la cresta del vertedero se suele utilizar diferentes valores, segnla forma que adopte la cresta.
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El tipo a y b, se usan cuando el caudal que se est eliminando por la ventana o escotadura del
canal, cruza un camino, frecuentemente se utilizan cuando se proyectan badenes, cuando
esto no es necesario y el caudal del vertedero se puede eliminar al pie del mismo, se utilizan
los tipos c d.
Los aliviaderos laterales pueden descargar a travs de un vertedero con colchn al pie
(desniveles pequeos) mediante una alcantarilla con una pantalla disipadora de energa al
final (desniveles grandes).
Parmetros de diseo
Caudal de diseo: Para un sistema por gravedad se debe considerar el caudal mximo diario para la
poblacin de diseo.
Determinacin del nivel del ro: Deber obtenerse los niveles mximos y mnimos anuales en
estaciones hidrolgicas cercanas; en el caso de falta de datos hidrolgicos se debe investigar niveles
en periodos de avenidas y estiaje, apoyndose en informacin de personas conocedoras de la regin.
