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“AÑO DE LA INVERSION RURAL PARA LA INVERSION DEL DESARROLLO RURAL Y
LA SEGURIDAD ALIMENTARIA”
INGENIERIA DE LA
CONSTRUCCION I
2013
UNIVERSIDAD JOSE
CARLOS MARIATEGUI FACULTAD DE INGENIERIAS
ING. CIVIL
Docente: Ing. Samuel Díaz Baraybar
ESTUDIANTE:
Zapata Flores Sheyner Liner
112021005p
18/10/13
M O Q U E G U A - P E R U
CICLO: V SECCION: “A”
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INTRODUCCION
El presente informe se realizó con el propósito de conocer más de cerca
literalmente lo que era un vertedero, el informe cuenta con todos los
aspectos y detalles necesarios que fueron necesarios para encontrar el
gasto, el caudal de una corriente de agua.
El informe se pidió que se hiciera acerca del vertedero ubicado por la
zona del parque de la integración, subiendo por el Malecón Ribereño,
pero por razones de fuerza mayor se decidió estudiar un vertedero que
se encuentre en óptimas condiciones, pero de todos modos se hallara el
Caudal en el vertedero que se encomendó, aunque en el presente
informe se dará a conocer con más énfasis la información necesaria del
segundo vertedero, como es la accesibilidad y la ubicación exacta de
donde se encuentra el vertedero menciona (La Chimba – Tumilaca).
El vertedero cuenta con todos los elementos e implementos necesarios
para determinar el procedimiento adecuado para hallar el caudal,
además, el presente vertedero cuenta con 3 compuertas que a la vez
apoyan al servicio de riego de la zona de Tumilaca.
ESTE TRABAJO VA DEDICADO
PARA MIS PADRES Y PARA
TODAS LAS PERSONAS QUE
HICIERON POSIBLE QUE SE
COMPLETE CON SATISFACCION.
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INDICE
INTRODUCCION………………………………………………………………………… Pág. 3
ANTECEDENTES………………………………………………………………………… Pág. 5
FINALIDAD………………………………………………………………………………… Pág. 5
OBJETIVOS………………………………………………………………………………… Pág. 5
MARCO TEORICO………………………………………………………………………… Pág. 6
MEDICION DE CANALES……………………………………………………………… Pág. 6
HIDROMETRIA …………………………………………………………………………… Pág. 6
VERTEDEROS……………………………………………………………………………… Pág. 6
VERTEDEROS DE PARED GRUESA………………………………………………… Pág. 7
VERTEDEROS DE CRESTAREDONDEADA……………………………………… Pág. 9
VERTEDEROS DE PARED DELGADA……………………………………………… Pág. 10
VERTEDERO RIBEREÑO Pág. 11
ACCESIBILIDAD ……………………………………………… Pág. 11
DATOS…………………………………………………………… Pág. 11
CALCULOS……………………………………………………. Pág. 11
CAUDAL……………………………………………………….. Pág. 13
PANEL FOTOGRAFICO…………………………………… Pág. 14
RECOMENDACIONES……………………………………. Pág. 15
CONCLUSIONES……………………………………………… Pág. 15
VERTEDERO LA CHIMBA-TUMILACA……………………………………………… Pág. 16
ACCESIBILIDAD……………………………………………… Pág. 16
UBICACIÓN…………………………………………………… Pág. 16
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ANTECEDENTES
El vertedero que se encomendó visitar se encuentra por el Malecón Ribereño, a unos metros del
Parque de la Integración, pero se dedujo que no contaba con todos los elementos necesarios para
considerarlo como un buen elemento de estudio e investigación, debido a que se encuentra
deteriorado debido a diversos factores, pero de todos modos se procederá a hallar los datos
encomendados.
El segundo vertedero que se visitó en esta ocasión, según se averiguo, acaba de ser construido
hace menos de 2 meses y por lo que pudimos apreciar es un elemento muy útil para la zona,
porque también ayuda a distribuir el agua para el sistema de riego de la zona, incluso se pudo
apreciar a pobladores apreciando y disfrutando del elemento estructural que se había edificado en
esa zona.
FINALIDAD
El presente informe tiene la única y principal finalidad de hallar el Caudal, Gasto que presenta un
fluido (Agua de Rio) en un vertedero, la cual se procederá a analizar más detalladamente en el
presente informe.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
El objetivo es analizar el comportamiento de un fluido, en esta ocasión se procederá a hallar el
Caudal del Agua de Rio que se presenta en un Vertedero, para ello se tendrá que realizar
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diversos pasos, pero al final se emplearan métodos efectivos para determinar el valor del
Volumen sobre tiempo en la cual actúa el fluido es la época del año en la que se determinó el
Caudal del fluido mencionado.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Determinar las medidas de la cresta, la cresta vertiente, la base del vertedero, la carga
hidráulica, el tirante y otros elementos necesarios para determinar del caudal que se
produce en un vertedero.
Hallar el Gasto que se produce en el vertedero en la época del año en la que se estudió
detalladamente.
MARCO TEORICO
MEDICIÓN DE CAUDALES
HIDROMETRÍA
Se encarga de medir, registrar, calcular y analizar los volúmenes de agua que circulan en una
sección transversal de un río, canal o tubería.
DEFINICIÓN
La Hidrometría, se encarga de medir, registrar, calcular y analizar los volúmenes de agua que
circulan en una sección transversal de un río, canal o tubería. En forma clásica, se define la
Hidrometría como la parte de la Hidrología que tiene por objeto medir el volumen de agua que
pasa por unidad de tiempo dentro de una sección transversal de flujo. La Hidrometría aparte de
medir el agua, comprende también el planear, ejecutar y procesar la información que se registra
de un sistema de una cuenca hidrográfica, sistema urbano de distribución de agua o de riego.
IMPORTANCIA DE LA MEDICIÓN DE CAUDALES
Es importante la medición de los caudales de agua, porque sirven para asegurar el mantenimiento
para los programas adecuados de suministro, para determinar la cantidad de agua suministrada,
descubrir anomalías, estimar y averiguar el origen de las pérdidas que se produzcan en la
conducción y de esta forma controlar el desperdicio del agua. También con la medición del agua se
puede planificar el uso sostenible de este recurso y se puede elaborar una base de datos para la
organización de los sistemas de almacenamiento y distribución de agua en las comunidades.
VERTEDEROS
DEFINICIÓN DE VERTEDEROS
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La definición del caudal de las corrientes naturales nunca puede ser exacta, debido a que el canal
suele ser irregular y por lo tanto es irregular la relación entre el nivel y el caudal. Los canales de
corrientes naturales están también sometidos a cambios debidos a erosión o depósitos. Se pueden
obtener cálculos más confiables cuando el caudal pasa a través de una sección donde esos
problemas se han limitado.
Los vertederos pueden ser definidos como simples aberturas, sobre los cuales un líquido fluye. El
término se aplica también a obstáculos en el paso dela corriente y a las excedencias de los
embalses. Los vertederos son, por así decirlo, orificios sin el borde superior y ofrecen las siguientes
ventajas en la medición del caudal:
Precisión en los aforos.
La construcción de la estructura es sencilla.
No son obstruidos por materiales que flotan en el agua.
La duración del dispositivo es relativamente larga.
Los vertederos son utilizados, intensiva y satisfactoriamente en la medición del caudal de
pequeños cursos de agua y conductos libres, así como en el control de flujo en galerías y
canales, razón por la cual su estudio es de gran importancia.
Clasificación de los vertederos
Los vertederos presentan los más diversos comportamientos siendo muchos los factores que
sirven de base para su clasificación:
Forma
Simples: Rectangulares, triangulares, etc.
Compuestas: Secciones combinadas como los trapezoidales.
Espesor de la pared
Vertederos de pared delgada: fabricado de placas o madera biselada.
Vertederos de pared gruesa: con e ≥ 0,66H
Longitud de la cresta:
Vertederos sin contracciones laterales: L = Bo
Vertederos con contracciones: L < B
VERTEDEROS DE PARED GRUESA
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También llamada vertedero de cresta ancha. Un vertedero es considerado de pared gruesa,
cuando la cresta es suficientemente gruesa para que en la vena adherente se establezca el
paralelismo de los filetes.
Rectangular
En forma semejante a los orificios, si la cresta del vertedor no es una arista afilada, se presenta
entonces el vertedor de pared gruesa que puede adquirir varias formas, el espesor de la cresta en
un vertedor rectangular aumenta para diferenciarse de la pared delgada sin contracciones
laterales.
Cuando e/h > 0,67 el funcionamiento es diferente, pues la lámina vertiente se adhiere a la cresta
del vertedor. Se presentan también distintos funcionamientos, dependiendo de la altura w de la
cresta sobre el fondo del canal. Cabe aclarar que los valores del coeficiente de gasto obtenidos por
diferentes autores difieren entre sí, de ahí que el procedimiento comúnmente aceptado para
evaluarlo, en el caso de que e/h > 0,67 y el vertedor sea rectangular, es el de Bazin; éste consiste
en utilizar la ecuación delos vertederos rectangulares, afectada de un coeficiente de reducción, a
saber:
Vertedero de pared gruesa
Cuando e/h > 3 se establecen, sobre la plataforma del vertedor, condiciones de flujo con líneas de
corriente paralelas a ella y de distribución depresiones hidrostáticas; además, se deja sentir la
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influencia de las pérdidas de energía por fricción y de entrada. En este caso, los resultados
experimentales concuerdan con la fórmula de Gibson, para;
Que es válida hasta valores e/h = 10 y para vertederos con descarga libre.
Hay fórmulas generales que permiten tomar en consideración las pérdidas por fricción en el caso
que épsilon sea grande, así como la posibilidad de redondear el umbral de entrada (Fig. 15). El
coeficiente C es ahora:
√
Donde μ se obtiene del cuadro 2(tabla 7.1 del libro de HIDRÁULICA DE SOTELO)
DE CRESTA REDONDEADA
Cuando la cresta del vertedor se redondea, el coeficiente de gasto C aumenta considerablemente
respecto del calculado para uno de pared gruesa. Esto se explica por una baja en la contracción del
chorro sobre el vertedor, pues actúa sobre las partículas una aceleración centrífuga debido a la
curvatura de las líneas de corriente.
En el caso de que el vertedero sea como en la figura, el valor de se halla de la fórmula que
plantea Rehbock:
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√
Que vale para:
(
)
VERTEDEROS DE PARED DELGADA
También conocidos como vertederos de cresta delgada o pared aguda. Son los vertederos
construidos de una hoja de metal, de otro material de pequeño espesor o de madera
biselada, de tal manera que el chorro salte con libertad conforme deja la cara aguas arriba
del vertedero. Debe haber una poza de amortiguación o un canal de acceso aguas arriba
para calmar cualquier turbulencia y lograr que el agua se acerque al vertedero lenta y
suavemente.
El vertedero debe tener el extremo agudo del lado aguas arriba para que la corriente fluya
libremente. El medidor de la altura de carga (H), debe instalarse detrás de la escotadura a
una distancia mayor o igual a 4H para que no se vea afectado por la curva de descenso del
agua a medida que se acerca a la misma.
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VERTEDERO “RIBEREÑO”
ACCESIBILIDAD
Nuestro punto de partida se ubica en el colegio Modelo “Simón Bolívar”, luego procederemos a
caminar hasta llegar al malecón Ribereño, posteriormente caminar cuesta arriba por el malecón
mencionado, para ser más exactos en la ubicación del vertedero, se encuentra a unos 5 minutos
del Parque de la Integración.
EQUIPO
Jalones (2)
Cinta Métrica
Wincha
Cámara Digital
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DATOS
Vertedero Chimba – Tumilaca:
Longitud de la Cresta: b=7.6 m
Base del Vertedero: B=7.6 m
Tirante del Fluido: Y=0.38 m
Carga Hidráulica: h=0.08 m
Cresta Vertiente: w=0.31 m
Espesor de la cresta: e=0.38 m
Angulo de Inclinación del Vertedero :
CALCULOS
El primer paso será reemplazar los datos en la fórmula del caudal:
√
Si observamos nuestra formula deduciremos que nos falta obtener el valor de y
ese valor lo obtendremos de la tabla de 7.1 del libro de Hiraulica de G. Sotelo:
[ (
)] [
]
Ahora, que tenemos el valor de , reemplazaremos en la ecuación (1) del caudal:
√
Pero, debemos tener en cuenta que el vertedero que estamos analizando cuenta
con una inclinación aguas abajo, en ese caso se debe multiplicar al caudal hallado
anteriormente por un Coeficiente de ángulo de inclinación que se especificó en los
datos, en ese caso hallaremos un caudal multiplicando por el Coeficiente de
inclinación:
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Pero, analizando la formula rápidamente deducimos que necesitamos el valor del
coeficiente de inclinación, y ese valor lo hallamos de la sig. manera: :
Ahora si procedemos a reemplazar el dato obtenido en la ecuación del Caudal 2:
Ahora, el Caudal obtenido no sería el adecuado, debido a que se trata de un
vertedero de pared gruesa, y para obtener el Caudal de un Vertedero de Pared
Gruesa procederemos a utilizar la siguiente formula:
Si nos percatamos en la formula, inmediatamente deduciremos que nos falta hallar
el valor del , este valor lo hallaremos, pero primero debemos determinar 2
condiciones que nos piden determinar para continuar adelante, son las siguientes:
Nuestro valor de e/h es igual
En ese caso, emplearemos la ecuación 5
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Ahora que tenemos el valor procedemos a reemplazar en la ecuación 3, con la
cual definiremos finalmente el valor del Caudal en nuestro Vertedero
CAUDAL
El caudal que se dedujo analíticamente en el Vertedero que se ubica por el Malecón, a unos
minutos del Parque de la Integración, es el siguiente:
PANEL FOTOGRAFICO
Alumno: Sheyner L. Zapata Flores en el
Vertedero, del cual se analizara el Caudal.
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CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
Sería bueno utilizar instrumentos de más precisión para hallar las longitudes que eran
necesarias para obtener el Caudal en el Vertedero.
Al principio se debe hacer un reconocimiento de Terreno de la zona, debido a que no se
conocía el estado del vertedero, y eso influyo en que hubiera problemas para calcular los
datos necesarios para obtener el Gasto, pero se pudieron resolver y de esta manera
entregar los datos y los cálculos más precisos.
Los datos hallados se determinaron de una serie de decisiones analíticas, debido a que la
corriente del agua no era la indicada como para ser materia de estudio, pero de igual
manera se procedió a realizar los cálculos y las deducciones necesarias que venían al caso.
Obteniendo las medidas necesarias para
hacer los cálculos respectivos del Gasto que
se produce en el vertedero en esta época.
Obteniendo datos fundamentales para
hallar el Caudal en el Vertedero.
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CONCLUSIONES
El vertedero que fue materia de estudio se encuentra deteriorado debido al paso
inminente del clima y del mismo fluido, pero esto no fue impedimento para hallar
los cálculos necesarios para determinar el Caudal.
Se debe considerar que el Vertedero que se visitó no era de Pared Delgada como
todos pensamos en un principio, y para hallar el caudal en un Vertedero de Pared
Gruesa se tuvo que utilizar formulas y deducciones necesarias y fundamentales.
Los instrumentos empleados para la obtención de datos fueron verificados
anteriormente a la salida a campo, debido a que un mal cálculo en la deducción de
medidas, áreas, volúmenes crearía un problema garrafal en la obtención del
Caudal deseado.
VERTEDERO LA CHIMBA-TUMILACA
ACCESIBILIDAD
Nuestro punto de partida se ubica en la ciudad de Moquegua, en el ovalo del Cementerio para ser
exactos, de este punto partiremos hacia Tumilaca por la pista como dirigiéndonos hacia el distrito
de Samegua, el vertedero queda en la zona de la Chimba – Tumilaca, aproximadamente queda a
unos 15 minutos de viaje desde el punto de partida mencionado.
UBICACIÓN
Para la Ubicación exacta del Vertedero, se procedió a trazar un polígono con sus coordenadas y
alturas respectivas, en total se consideró 4 punto que cierra en si al polígono mencionado.
POLIGONAL
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1 303839 8105231 1864
2 303854 8105255 1865
3 303838 8105281 1864
4 303817 8105241 1859
EQUIPO
Jalones (2)
Cinta Métrica
Wincha
Eclímetro
Brújula
Cámara Digital
GPS
DATOS
Vertedero Chimba – Tumilaca:
Longitud de la Cresta: b=19.60 m
Base del Vertedero: B=19.60 m
Tirante del Fluido: Y=0.72 m
Carga Hidráulica: h=0.045 m
Cresta Vertiente: w=0.675 m
Espesor de la cresta: e=0.37 m
Angulo de Inclinación del Vertedero :
CALCULOS
El primer paso será reemplazar los datos en la fórmula del caudal:
√
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Si observamos nuestra formula deduciremos que nos falta obtener el valor de y
ese valor lo obtendremos de la tabla de 7.1 del libro de Hiraulica de G. Sotelo:
[ (
)] [
]
Ahora, que tenemos el valor de , reemplazaremos en la ecuación (1) del caudal:
√
Pero, debemos tener en cuenta que el vertedero que estamos analizando cuenta
con una inclinación aguas abajo, en ese caso se debe multiplicar al caudal hallado
anteriormente por un Coeficiente de ángulo de inclinación que se especificó en los
datos, en ese caso hallaremos un caudal multiplicando por el Coeficiente de
inclinación:
Pero, analizando la formula rápidamente deducimos que necesitamos el valor del
coeficiente de inclinación, y ese valor lo hallamos de la sig. manera: :
Ahora si procedemos a reemplazar el dato obtenido en la ecuación del Caudal 2:
Ahora, el Caudal obtenido no sería el adecuado, debido a que se trata de un
vertedero de pared gruesa, y para obtener el Caudal de un Vertedero de Pared
Gruesa procederemos a utilizar la siguiente formula:
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Si nos percatamos en la formula, inmediatamente deduciremos que nos falta hallar
el valor del , este valor lo hallaremos, pero primero debemos determinar 2
condiciones que nos piden determinar para continuar adelante, son las siguientes:
Nuestro valor de e/h es igual
En ese caso, emplearemos la ecuación 5
Ahora que tenemos el valor procedemos a reemplazar en la ecuación 3, con la
cual definiremos finalmente el valor del Caudal en nuestro Vertedero
CAUDAL
El caudal que se dedujo analíticamente en el Vertedero que se ubica por el Malecón, a unos
minutos del Parque de la Integración, es el siguiente:
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PANEL FOTOGRAFICO
Alumno: Sheyner Zapata Flores en el Vertedero
Chimba _Tumilaca.
Vertedero Chimba- Tumilaca, del cual se
procederá a hallar el Caudal respectivo.
Vertedero Chimba- Tumilaca en otra vista
donde se puede apreciar las partes y la
forma del vertedero
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RECOMENDACIONES
Sería bueno utilizar instrumentos de más precisión para proceder a hallar el caudal del
vertedero en estudio, aunque el viento tuvo participación debido a que la fuerza que
ejercía ese día era realmente impresionante.
Es siempre necesario conocer la accesibilidad del vertedero en estudio, ya que en esta
ocasión se accedió directamente por el Rio, y algunos de los viajeros tuvieron
inconvenientes, por eso se recomienda conocer mejor la accesibilidad y el estado en que
se encuentra la zona del Vertedero en estudio.
Los datos hallados en el Vertedero fueron los más precisos, incluso se procedió a obtener
promedios necesarios para hallar algunos datos.
La corriente no influyo mucho en la recaudación de datos en esta ocasión, debido a que la
época en la que decidimos actuar era una época de más calma, aunque seguramente en
épocas de lluvia y tempestades el caudal y la corriente del fluido serian impresionantes.
Alumno con uno de los instrumentos
necesarios para calcular los datos
necesarios para hallar el Caudal.
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CONCLUSIONES
El vertedero que se estudió en esta ocasión, es un vertedero que ha sido edificado
hace poco tiempo a la fecha en la que se procedió a evaluarlo para hallar todos los
datos y resultados necesarios para saber el comportamiento del fluido.
Se debe considerar que el Vertedero que se visitó no era de Pared Delgada como
todos pensamos en un principio, y para hallar el caudal en un Vertedero de Pared
Gruesa se tuvo que utilizar formulas y deducciones necesarias y fundamentales,
también se tuvo que obtener otros datos adiciones, como lo son el espesor y el
ángulo de inclinación del vertedero.
Los instrumentos empleados para la obtención de datos fueron verificados
anteriormente a la salida a campo, debido a que un mal cálculo en la deducción de
medidas, áreas, volúmenes crearía un problema garrafal en la obtención del
Caudal deseado.
BIBLIOGRAFIA
HIDRAULICA GENERAL Gilberto Sotelo Ávila
http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_3448_C.pdf
http://artemisa.unicauca.edu.co/~hdulica/2_vertederos.pdf
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/vertpareddelg/vertpareddelg.h
tml
http://es.scribd.com/doc/47571058/vertederos-hidraulicos-txt
http://escuelas.fi.uba.ar/iis/Orificios%20y%20vertederos.pdf
http://www.arqhys.com/construccion/vertederos-hidraulicos.html
SHEYNER L. ZAPATA FLORES Página 21
http://es.scribd.com/doc/105255525/DISENO-HIDRAULICO-DE-VERTEDEROS
http://es.wikipedia.org/wiki/Vertedero_hidr%C3%A1ulico