TIPOS DE VERTEDEROSPRESENTADO A: ING. FERNANDO GONZALEZ LEIVA PROFESOR DE HIDRAULICA DE CANALES PRESENTADO POR: ANDRES JULIAN COLUNJE DIAZ ESTUDIANTE DE INGENIERIA AGRICOLA COD: 20122111977 UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA NEIVA, HUILA 8 DE ABRIL DE 2015 Vertedero Tubular. 4.1 3. Vertedero Trapezoidal de pared delgada o Cipolleti. Objetivos.2 3. Cálculos respectivos con cada vertedero y análisis para cada uno. 2. Introducción. Conclusiones. Referencias . tubos verticales libres. Vertedero Rectangular de pared delgada sin contracciones. 6. Marco Teórico: 3.3 3. 3.4 Vertedero Triangular de pared delgada.TABLA DE CONTENIDOS 1. 5. Para obtener el caudal y altura de la lámina se emplean artefactos como aforadores y vertederos.1. H es la carga hidráulica con relación a la cresta del vertedor. la altura de la lámina de agua. el valor de H se toma con un limnímetro desde una distancia considerable aguas arriba. Analizar el funcionamiento de los vertederos encontrados. Los valores de K y n son constantes dependiendo del vertedor. su caudal. para no tener influencia de la curvatura de la superficie líquida en la proximidad del vertedero. tipo de flujo. es aquí donde el hidrólogo debe tomar información recopilada de experimentos donde se encuentre el método adecuado para recoger los datos necesarios para el diseño. 2. Definir la ecuación de patronamiento de cada vertedero. OBJETIVOS Analizar los vertederos como estructuras hidráulicas necesarias para la medición de caudales. de un vertedero. velocidad. y n es un exponente. entre otras. cuando ocurre una avenida y cuando llega una sequía. los cuales tienen valores diferentes a partir de la siguiente ecuación de patronamiento de gastos: Q=KHn donde Q es el caudal. Se han realizado prácticas de laboratorio con diferentes tipos de vertederos. por ejemplo. INTRODUCCION Al trabajar en un canal hidráulico natural resulta necesario determinar las características de él. Graficar la curva Q vs H de cada vertedero. estado de flujo. K es una constante de calibración. . Al final tendremos una ecuación que me generará una curva Q vs H y tendré el valor de caudal para cualquier altura que pueda presentarme el canal. S: 3. Este vertedero ha sido diseñado para disminuir el efecto de las contracciones que se presentan en un vertedero rectangular con contracciones. generalmente son trazados en placas metálicas y es utilizado un triángulo rectángulo isósceles.K. MARCO TEORICO 3. L Cuando β=90º la ecuación de patronamiento queda así en sistema M. H<L/3 y la .1 Vertedero Triangular de pared delgada Los vertederos triangulares permiten realizar una medición precisa del caudal pues detecta hasta las más mínimas variaciones de caudal. Es posible obtener la magnitud del espejo del agua (T) así: ecuación de patronamiento es la siguiente: Tiene que cumplir unas condiciones como: H>6cm .2 Vertedero Trapezoidal de pared delgada o Cipolleti.3. 3 Vertedero Rectangular de pared delgada sin contracciones Tomamos la fórmula de Francis del libro Manual de Hidraulica de Azevedo Netto de la página 90 para un vertedero rectangular sin contracciones: Se calcula para un metro de ancho del fondo del canal L=1. . L 3. el valor de L y de K para trabajar el vertedero.3. tubos verticales libres Es el vertedor menos utilizado a pesar de ser de fácil construcción y que no requieren el nivelamiento de la cresta.S donde n=1. Teniendo en cuenta el Manual de Hidraulica en la página 96 que describe la siguiente ecuación de patronamiento: en el sistema M.K. entonces la ecuación queda: .4 Vertedero Tubular.42 y a partir del caudal obtenemos de unas tablas los valores del diámetro. 390 0.2 0.800 1. .000 0.4 0.025 0.400 0.004 0.142 0.069 0.2 0 0.000 1. obteniendo la siguiente tabla: H(m) 0 0.8 0.977m3/s.6 0.87 Q vs H Vertedero Triangular 1 ALTURA (H) (m) Q(m3/s) 0.8659 m Ahora tabulamos los valores de la altura desde cero hasta esta altura máxima.1 Vertedero Triangular A partir de la ecuación: en la que reemplazamos el valor del caudal 3 Q=0. 4.1 0.7 0.977 0.000 0.200 0.4.977m /s despejamos el valor de la altura (H) obteniendo el valor máximo de esta.4 0.6 0. CÁLCULOS RESPECTIVOS CON CADA VERTEDERO Y ANÁLISIS PARA CADA UNO.600 0.200 Caudal (Q) (m3/s) A partir de esta tabla se graficó la curva que describe el comportamiento del caudal respecto a la altura utilizando un vertedero triangular.3 0.5 0. para el vertedero tubular se trabajo con un Q=197m3/s debido a unas tablas en el libro Manual de Hidraulica en la pagina 97. Para el trabajo de los tres primeros vertederos se empleo un Q=0. Hmax=0.8 0.247 0.574 0.801 0. 797m (máximo) y se obtiene la siguiente tabla y la siguiente gráfica: . 1. Teniendo en cuenta la otra condición de H< se reemplaza la H y se obtiene el valor de L que irá en la ecuación del gasto. Para este vertedero se tiene la siguiente ecuación: Y con las condiciones de que H>0.23m 4. Realizando unos cálculos de trigonometría sabiendo que el ángulo del triangulo es de noventa grados.06m trabajé como H min=0. obtenemos las demás medidas.Para cuestiones de diseño se utiliza una altura H de 0.22m. L>0.797m Se introducen valores de H desde 0.87m 90° 1.07m.21m entonces L se tomo como L=0.977m3/s y obtenemos la altura máxima Hmax=1.73m 0.07m (mínimo) hasta 1.87 m pues es la máxima permitida para el caudal inicial.2 Vertedero Trapezoidal de pared delgada o Cipolleti. Quedando así la ecuación de patronamiento: Reemplazamos el valor del caudal Q=0. 6 0.4 0.8m 1.145 0.3 0.79m 0.1 0.6 0.400 0.4 1.3 0.6 0.538 1.606 1.800 1.5 0.6 1.22m .07 0.472 1.7 0.907 1.000 0.7 0.8m 3.79m) T=3.103 0.751 1. T=b+2zH T=0.5 0.8 0.9 0.2 0.2 0.190 0.600 0.1 0.4 0.349 0.013 0.79 2 1.2 1 0.240 0.977 1.4 0. del libro Hidraulica de Canales abiertos de Ven Te Chow en la página 21 y obtenemos una expresión numérica del ancho superficial (T).409 1 0.000 1.8 0.22m + 2(1)(1.677 1.2 0 0.828 1.008 0.Q vs H Vertedero Trapezoidal Altura (H) (m) Q H (m3/s) (m) 0.200 0.037 0.293 0.8 1.200 Caudal (Q) (m3/s) Ahora para el diseño podemos basarnos en la tabla de elementos geométricos de secciones de canal.067 0. 6 0. se considera también la altura máxima para el diseño.656 0.5 0.4. Q vs H Vertedero Rectangular sin Contraccion H (m) 0 0.058 0. no hay medidas adicionales.2 0.656m.650 0.100 0.465 0.2 0.7 0.8 1 1.3 Vertedero Rectangular de pared delgada sin contracciones Empezando con la ecuación de patronamiento de gasto propuesta por Francis en el Manual de Hidraulica de Azevedo y Acosta se calcula para un metro de ancho del fondo del canal L=1.1 0 0 0. quedando así la ecuación: Reemplazamos el valor del caudal Q=0.977 0. y el vertedero quedará así: 0. Hmax=0. dando como resultado la siguiente tabla y gráfica.2 Caudal (Q) (m3/s) El diseño de este tipo de vertedero es muy elemental.302 0.164 0.600 0. tenemos el valor inicial del ancho del canal y puesto que no tiene contracciones.854 0.200 0.500 0.3 0.4 0.656m 1m .300 0.977m3/s y obtenemos el valor máximo de la altura que pasa por este vertedero.400 0.6 Altura (H) (m) Q (m3/s) 0 0. Ahora tomamos valores de altura desde cero metros hasta la altura máxima.4 0. 06 0.6m el valor de K=1.07 0.11m. así: Donde el único valor que esta directo es n=1.019 0. Ahora tenemos una condición para la implementación de esta ecuación y es que la carga de altura debe ser menor a un quinto del diámetro H < D/5 entonces si reemplazamos el valor del diámetro obtendremos la altura máxima de la lámina de agua. L=1.040 0.000 0.140 .092 0. Este valor de diámetro me permitía encontrar en otra tabla el valor de la constante K.4 Vertedero Tubular. El valor de L es igual a pi multiplicado por el diámetro.122 0.040 0.04 0.020 0.09 0.05 0.060 Caudal (Q) 0.029 0. 500 y 600 mm. Es ahora cuando tomamos el rango de valores para H desde 0 metros hasta 0.6m.1 Altura (H) (m) Q (m3/s) 0. Tomé como diámetro D=0.064 0. tubos verticales libres Inicialmente tenemos la ecuación de gasto de este tipo de vertedero poco usado.8849m. Entonces dejamos un valor fijo para la altura máxima Hmax=0. H (m) 0 0. pues en las tablas de la pagina 97 del libro Manual de Hidraulica de Azevedo y Acosta no hay un intervalo para el caudal Q= 977 l/s entonces tomé el número anterior de mi código 197 y trabajé este caudal Q=197 l/s para el cual podía usar tres valores de diámetros. Manual de Hidraulica.08 0.15 Q vs H Vertedero Tubular 0. Los demás valores están definidos en el libro guía de Azevedo y Acosta.107 0.1 0.04 0.000 0.03 0.12 0.078 0.11 0.11m (Hmax).01 0.4.004 0. Generando la siguiente tabla y posterior gráfica. En mi caso.052 0.42. Si se calcula el valor de L reemplazando el diámetro. al interpolar para el valor D=0.08 0. Para este vertedero se presento un inconveniente respecto al caudal.011 0. Hmax<0. 400.49228.02 0.197 0.080 (m3/s) 0.100 0.06 0.02 0 0.120 0. L= D.12m. para proteger a la población que tenga sus viviendas instaladas en el lecho del rio. V. si en el momento de hacer un aforo es posible recrear en un laboratorio las condiciones de trabajo. Colombia. Azevedo y Acosta. Sao Paulo. CONCLUSIONES La importancia de conocer el comportamiento de un canal natural. REFERENCIAS 1.197 m3/s.6m 5. Pag 21..11m 0. 2. Practica II. El diseño de este vertedero será así: 0. Cabe resaltar que las ecuaciones empleadas han sido desarrolladas de manera experimental y son restrictivas para algunas condiciones en especial. 6. II Estudio y patronamiento de vertederos. Editora: Edgard Blucher LTDA. es posible realizar un vertedero de cualquier geometría que nos facilite el estudio de un canal. fue anexado con el único objetivo de verificar que la ecuación funcionaba arrojándome el caudal con el que inicié Q=0. 2004. si se cuenta con un limnímetro bien calibrado y con sencillos materiales. nos permite estar al tanto de los posibles desastres que puede llegar a ocasionar en caso de una crecida. . 1998. Santafe de Bogota. Editora McGRAW-HILL. Hidraulica de Canales Abiertos. Chow. podríamos generar una ecuación nueva para un vertedero a nuestro criterio y que se ajuste lo mejor posible a las condiciones reales. Manual de hidráulica. [en línea]. Departamento de Hidraulica.El último valor de altura (H=0. Pag 87-97. Universidad del Cauca.15m) no debe tomarse en consideración para el diseño. [fecha de consulta: 4 Abril 2015]. Brasil. 3.