VERTEDERO

LABORATORIO DE HIDRULICA

PRESENTADO POR:

GLORIA ALVARO GOMEZ

SEBASTIAN RUGELES AHUMADA

INGENIERO: FEDERICO RIZZO

UNIVERSIDAD DE LA COSTA CUC

FACULTAD DE INGENIERAS

BARRANQUILLA ATLNTICO

09/03/2015

TABLA DE CONTENIDO

1. Introduccin 2. Objetivos 3. Marco terico 4. Equipos 5. Procedimiento 6. Clculos y procedimientos matemticos 7. Anlisis de resultados 8. Conclusin 9. Bibliografa 10. Anexos

1. INTRODUCCIONEn el presente documento se planteara un desarrollo terico y conceptual que nos facilitara la comprensin de la temtica relacionada con vertederos en los canales abierto; En el diseo de canales abiertos es importante tener presente el concepto de vertedero,el cual se define como una estructura hidrulica en donde sepermitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales; siendo el aliviadero en exclusiva para el desage y no para la medicin. Existen diversos tipos segn la forma y uso que se haga de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas.

Basado principalmente en observar como la instalacin de los vertederos puede facilitar la medicin de un caudal que se encuentra fluyendo, teniendo objetivo determinar el caudal experimental y terico que circula por un canal con los vertederos que se utilizaron, finalmente se calcula el coeficiente de descarga para cada uno de los caudales ensayados y hacer las grficas correspondientes a la prctica.

2. OBJETIVOS GENERAL Y ESPECFICO Realizar la calibracin de dos vertederos de cresta delgada: uno de forma rectangular y otro de forma triangular. Estimar el coeficiente de descarga y compararlos con los reportados por otros investigadores en la literatura. Reconocer los vertederos de cresta delgada como herramientas de medicin de caudales para flujos sobre canales abiertos.

3. MARCO TEORICOAqu lo que se pretende es conocer los vertederos como una estructura de control y que mediante las cuales se pueden medir caudales que pasan por canales abiertos.

CLASIFICACIN DE LOS VERTEDEROSAceptando las ms variadas formas y disposiciones, los vertederos presentan los ms diversos comportamientos, siendo muchos los factores que pueden servir de base para su clasificacin, entre estos estn:SU FORMASegn sus formas pueden ser simples o compuestos.1. Simples1.1 Rectangulares: para este tipo de vertederos se recomienda que la cresta del vertedero sea perfectamente horizontal, con un espesor no mayor a 2 mm en bisel y la altura desde el fondo del canal 0.30 m w 2h.1.2 Triangular: hacen posible una mayor precisin en la medida de carga correspondiente a caudales reducidos. Estos vertedores generalmente son construidos en placas metlicas en la prctica, solamente son empleados los que tienen forma issceles, siendo ms usuales los de 90.1.3 Trapezoidal de Cipolleti: Cipolleti procuro determinar un vertedor trapezoidal que compense el decrecimiento del caudal debido a las contracciones. La inclinacin de las caras fue establecida de modo que la descarga a travs de las caras fue establecida de modo que la descarga a travs de las paredes triangulares del vertedor corresponda al decrecimiento de la descarga debido a contracciones laterales, con la ventaja de evitar la correccin en los clculos. Para estas condiciones, el talud resulta 1:4 (1 horizontal para 4 vertical).1.4 Circular: se emplean rara vez, ofrecen como ventajas la facilidad de construccin y que no requieren el nivelamiento de la cresta.1.5 Proporcionales: son construidos con una forma especial, para el cual varia proporcionalmente a la altura de lmina liquida (primera potencia de H). Por eso tambin se denominan vertedores de ecuacin lineal.Se aplican ventajosamente en algunos casos de control de las condiciones de flujo en canales, particularmente en canales de seccin rectangular, en plantas de tratamiento de aguas residuales.2. Compuestos: Estn constituidos por secciones combinadas.

SU ALTURA RELATIVA DEL UMBRALPueden ser vertedores completos o libres, cuando el nivel de aguas arriba es mayor que el nivel aguas abajo, es decir p>p'.O incompletos o ahogados, en estos el nivel de aguas abajo es superior al de la cresta, p> p, en los vertedores ahogados el caudal disminuye a medida que aumenta la sumersin.

EL ESPESOR DE LA PAREDSegn el espesor de la pared los vertedores se clasifican en:* Vertedores de pared delgada La descarga se efecta sobre una placa con perfil de cualquier forma, pero con arista aguda.* Vertedores de pared gruesa: e>0.66H, la cresta es suficientemente gruesa para que en la vena adherente se establezca el paralelismo de los filetes.

LA LONGITUD DE LA CRESTAPueden ser vertedores sin contracciones laterales (L=B), cuando la longitud de la cresta es igual al ancho del canal y vertedores con contracciones laterales (L Para una contraccin: L=L-0.1H> Para dos contracciones: L=L-0.2HLas correcciones de Francis tambin han sido aplicadas a otras expresiones incluyndose, entre estas, la propia formula de Bazin.

VERTEDEROSSegn Balloffet un vertedero es una abertura o escotadura de contorno abierto, practicada en la pared de un depsito, o bien una barrera colocada en un canal o rio y por la cual escurre o rebasa el lquido contenido en el depsito, o que circula por el ro o canal.

Un vertedero tiene dos finalidades:a) Medir caudales, para los que usualmente son empleados vertederos de cresta delgada (e/h < 0.67).b) Permitir el rebose del lquido contenido en un reservorio o del que circula un ro o canal, para los que se utilizan los vertederos de cresta ancha (e/h > 0.67).Un vertedero da lugar a un chorro, es decir, a una napa vertiente. Sobre el vertedero y sus mediciones hay un flujo rpidamente variado. Es un remanso de presin originado en la trasformacin de energa potencial en energa cintica.Hacia agua arria, en una seccin AB, hay un flujo gradualmente variado. Se acepta que en le seccin AB rige la ley hidrosttica. Esta seccin se encuentra a una cierta distancia del vertedero considerada por investigadores entre 4h y 6h, siendo h la carga sobre el vertedero, esta definicin es por Akan, 2006; Rocha, y Marbello, 2006. Esta es la distancia mnima a la cual deben tomarse las mediciones de nivel, ya que en este sitio las profundidades de flujo no se ven afectadas por el abastecimiento que ocurre en las proximidades de la cresta del vertedero.

VERTEDEROS RECTANGULARES DE PARED DELGADALa aplicacin de la ecuacin de energa entre un punto de aproximacin y un punto localizado sobre la cresta del vertedero permite encontrar una relacin entre al caudal y la altura sobre la cresta del vertedero, h.Para lograr esto es necesario despreciar las prdidas de energa entre las dos secciones, asumir que la presin es atmosfrica dentro de la seccin de flujo sobre la cresta, ignorar el abastecimiento y despreciar los efectos de la viscosidad y a la tensin superficial.Ecuacin 1

Donde v0 es la velocidad de aproximacin, g es a aceleracin de la gravedad.Considerando las simplificaciones realizadas, el caudal calculado con la ecuacin 1, difiere ligeramente del caudal real; razn por la cual se incluye un coeficiente Cd de la siguiente manera:Ecuacin 2

Como puede verificarse experimentalmente, la velocidad de aproximacin es muy pequea por lo que puede despreciarse, reduciendo la ecuacin XX a la siguiente forma.Ecuacin 3

VERTEDEROS TRIANGULARES DE PARED DELGADAIgualmente puede determinarse la expresin que relaciona el caudal y la profundidad de flujo sobre la cresta de un vertedero triangular de pared delgada. Este tipo de vertederos se emplean tambin para la medicin de caudales, obtenindose una mejor precisin debido a que presentan mayor carga para un mismo caudal. Sin embargo por esta misma razn, se limita a la medicin de caudales pequeos.Ecuacin 4

Donde es el ngulo de abertura para un vertedero simtrico

Figura 2. Esquema tipo de un vertedero triangular.Igualmente, se determina el coeficiente Cd para hallar el QR, tal como se especific en la ecuacin 2.

4. EQUIPOS A UTILIZAR

CANAL HIDRULICO

BANCO BASICO HIDRAULICO CON ACCESORIOS

PIE DE REY

5. PROCEDIMIENTO Coloque el canal en posicin horizontal. Mida las dimensiones del vertedero instalado, el ancho de la cresta delgada para el vertedero rectangular y el ngulo q para el triangular. Instale el vertedero sobre el canal, asegurndose que no se presenten filtraciones de flujo por debajo de ste. Es decir garantice que todo el caudal pase por la abertura del vertedero.Vertedero Rectangular Encienda el sistema de bombeo y abra la vlvula de control de flujo. Permita que el agua fluya de manera estable sobre el vertedero. Tome la lectura de la profundidad de flujo aguas arriba del vertedero (H), considerando las recomendaciones realizadas durante la presente gua. Igualmente, mida el caudal que circula por el canal. Tenga en cuenta que, la carga h = H P. Modifique el caudal que circula sobre el canal y retorne al paso 2. Repita el procedimiento 15 veces.Vertedero Triangular Considere las mismas recomendaciones y procedimiento realizado para el vertedero rectangular.6. CALCULOS Y PROCEDIMIENTOS MATEMATICOS.Vertedero Lamina delgada / triangularVertedero Doble Contraccin

Vol.H Lamina delgada TiempoH Lamina TriangularVol.HTiempo

10 L 46 mm7.15 - 7.10 65.0 mm10 L 70.1 mm6.63 - 6.64

10 L45.1 mm7.18 - 7.1364.0 mm10 L67.5 mm7.50 - 7.47

10 L 44.5 mm7.21 - 7.2863.0 mm10 L 63.5 mm7.60 - 7.81

10 L 43.2 mm7.28 - 7.20 61.0 mm10 L 60.9 mm8.56 - 8.72

10 L 40.9mm7.73 - 7.6559.9 mm10 L 58.2 mm9.32 - 9.31

10 L 37.8 mm9.21 - 9.2356.0 mm10 L 54.4 mm9.60 - 9.53

10 L 33.7 mm10.25 - 10.3053.2 mm10 L 52.3 mm 9.76 - 9.70

10 L 32.8 mm11.01 - 10.9351.3 mm10 L 50.5 mm11.05 - 11.12

10 L 29.6 mm12.99 - 12.6349.1 mm10 L 48.3 mm11.58 - 11.66

10 L 24.8 mm16.71 - 16.7244.0 mm10 L 45.9 mm12.83 - 12.77

VERTEDERO LAMINA DELGADA

Vol. m3tiempo sH mQ real m3/sQ teo m3/scdH^Q exp m3/sQ t - Q exp

0,017,830,0460,00127710,0022141,733680,01499710,00143310,000780

0,017,1550,0450,00139760,0021491,537960,01459830,00139500,000754

0,017,2450,0440,00138020,0021061,526330,01433400,00136980,000736

0,017,240,0430,00138120,0020151,458930,01376590,00131550,000699

0,017,690,0400,00130030,0018561,427520,01277600,00122090,000635

0,019,220,0370,00108450,0016491,520680,0114730,00109640,000552

0,0110,2750,0330,00097320,0013881,426580,00981050,00093750,000450

0,0111,0150,0320,00090780,0013331,468470,00945490,00090350,000429

0,0112,810,0290,00078060,0011421,464050,00821950,00078540,000357

0,0116,7150,0240,00059820,0008761,465060,00645710,00061700,000259

MINIMOS CUADRADOS VERTEDERO LAMINA DELGADA

XiYiXi*YiXi^2

-1,3372421-2,89376173,86966021,7882166

-1,3458234-2,85460963,84180061,8112407

-1,3516399-2,86003833,86574221,8269306

-1,3645162-2,85973853,90215971,8619046

-1,3882766-2,88592634,00646421,9273121

-1,4225082-2,96473094,21735402,0235295

-1,4723700-3,01178184,43445752,1678737

-1,4841261-3,04198454,51468872,2026304

-1,5287082-3,10754914,75053612,3369490

-1,6055483-3,22310635,17485302,5777854

SUMATORIA-14,300759-29,70322742,57771620,524373

Dimensiones, Base canal (m) = 0,076; B = -1,01970611; = 0,095563906; = 1,363995122

VERTEDERO TRIANGULAR

Vol. m3tiempo sH mQ real m3/sQ teo m3/scdH^Q exp m3/s

0,017,830,0650,00127710,00165221,2936850,00268060,0014655

0,017,1550,0640,00139760,00158941,1372160,00259200,0014171

0,017,2450,0630,00138020,00152801,1070650,00250510,0013695

0,017,240,0610,00138120,00140961,0205780,00233600,0012771

0,017,690,05990,00130030,00134691,0358020,00224570,0012277

0,019,220,0560,00108450,00113821,0495040,00194090,0010611

0,0110,2750,05320,00097320,00100121,0288310,00173680,0009495

0,0111,0150,05130,00090780,00091421,0070730,00160520,0008775

0,0112,810,04910,00078060,00081931,0496300,00145980,0007980

0,0116,7150,0440,00059820,00062281,0411690,00115100,0006293

MINIMOS CUADRADOS VERTEDERO TRIANGULAR

XiYiXi*YiXi^2

-1,187086643-2,8937617623,4351459371,409174699

-1,193820026-2,8546096383,4078901521,425206255

-1,200659451-2,860038393,4339321221,441583116

-1,214670165-2,8597385663,4736391161,47542361

-1,222573178-2,885926343,5282561361,494685175

-1,251811973-2,9647309213,7112856641,567033216

-1,274088368-3,0117818313,8372761961,623301169

-1,289882635-3,0419845013,9238029841,663797212

-1,308918508-3,107549134,067528571,71326766

-1,356547324-3,2231063814,3722963341,840220641

SUMATORIA-12,50005827-29,7032274637,1910532115,65369275

DIMENSIONES

Ancho vertedero m0,0892

altura vertedero m0,0819

Sen(/2)0,544566545

Angulo /232,99504781

B-0,262247981

0,546703708

2,166449713

VERTEDERO CON DOBLE CONTRACCION

Vol m3tiempo sH mQ real m3/sQ teo m3/scdH^Q exp m3/s

0,016,6350,07010,0015071590,0012046560,799289090,021672510,001470908

0,017,4850,06750,0013360050,0011651890,872144050,0205232120,001392906

0,017,4550,06350,0013413820,0011009680,820771750,0187930740,001275482

0,018,640,06090,0011574070,0010571240,913355150,0176938480,001200877

0,019,3150,05820,0010735370,0010099970,940812030,0165740880,00112488

0,019,5650,05440,0010454780,0009411880,9002460,0150367530,001020541

0,019,730,05230,0010277490,0009020520,877696790,0142071050,000964233

0,0111,0850,05050,000902120,0008679510,962123390,0135075740,000916756

0,0111,620,04830,0008605850,0008256480,959402480,0126674560,000859737

0,0112,80,04590,000781250,0007788180,996887190,0117700660,000798832

MINIMOS CUADRADOS VERTEDERO DOBLE CONTRACCION

XiYiXi*YiXi^2

-1,154281982-2,8218409273,2572001381,332366894

-1,170696227-2,8741918053,3648055021,370529656

-1,197226275-2,8724476483,4389697971,433350753

-1,215382707-2,9365137423,5689880231,477155125

-1,235077015-2,9691828593,6671695041,525415234

-1,2644011-2,9806849743,7687813611,598710142

-1,281498311-2,988112843,8292615581,642237921

-1,296708622-3,0447356973,948135031,68145325

-1,316052869-3,0652061284,033973321,731995155

-1,338187314-3,107209974,1580289651,790745289

SUMATORIA-12,46951242-29,6601265937,035313215,58395942

DIMENSIONES

Ancho vertedero0,036

# de contracciones2

B-1,16832362

0,06786977

1,441667467

7. ANALISIS DE RESULTADOS.1) Cmo verificara que la prctica se realiz con vertederos de cresta delgada? Utilice el criterio de la relacin e/h.2) Compare las ecuaciones de calibracin halladas experimentalmente con las ecuaciones tericas?3) Es Cd constante para el vertedero ensayado? En qu condiciones vara?4) Qu valor utilizara para el coeficiente Cd para futuras mediciones con este vertedero?5) Compare el Cd con los coeficientes calculados en la literatura. Cite las fuentes consultadas. A qu se deben las diferencias encontradas?8. CONCLUISON.9. BIBLIOGRAFIA.

VEN TE CHOW, Hidrulica de Canales Abiertos. Editorial McGraw Hill,1994. POTTER, Merle C, WIGGERT, David C. Mecnica de fluidos 2da Edicin, Editiorial prentice Hall Mxico Gua de prctica sobre vertederos. laboratorio de hidrulica. universidad de la costa. facultad de ingeniera. programa de ingeniera civil.