13 ava control de flujo vertederos

7/23/2019 13 Ava Control de Flujo Vertederos

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HIDRAULICA DE LAS

CONDUCCIONES ABIERTAS

VERTEDEROS

Manuel Vicente HERQUINIO ARIAS

Ingeniero MECANICO DE FLUIDOS

HIDRAULICA – HIDROLOGIA.



AFORO EN CURSOS DE AGUA CON

SUPERFICIE LIBRE

VERTEDEROS



Los vertederos establecen n control en la secc!"n de s

b!cac!"n# or!$!nando na relac!"n de%!n!da entre descar$a &

' (ro%nd!dad en la (ro)!*!dad del !nstr*ento+ Los

vertederos se e*(lean (r!nc!(al*ente en el a%oro de

cadales+

VERTEDEROS



CLASIFICACION

,+ Por la For*a (eden ser-

a+ S!*(les - rectan$lares# tr!an$lares#

c!rclares# etc

b+ Co*(estos- tra(ec!ales# secc!ones

co*b!nadas

.+ Por el es(esor de la (ared

a+ De (ared del$adab+ De (ared $resa



Lado

s

crest

a

talu

d

crest

a

VERTEDERO RECTANGULAR VERTEDERO CIPOLLETTI VERTEDERO TRIANGULAR

VERTEDEROS CON DOS CONTRACCIONES

SECCION A-A

FLUJO

nap

a

Per!l

de

acero

"ona de

#ed!c!$n

VERTEDEROS DE CRESTA DELGADA



"ona de #ed!c!$n

napa

Resp!radero de a!re

Tu%os resp!raderos

Secc!$n A-A



CLASIFICACIÓN,+ Por la For*a de la ca/da-

a+ Vertederos no s*er$!dos o l!bres

b+ Vertederos a0o$ados o s*er$!dos



COFICIENTES DE CONTRACCION Cc#

VELOCIDAD Cv# ' DESCARGA C1

,+ Coe%!c!ente de Contracc!"n 2Cc3

Es la relac!"n entre el 4rea de la secc!"n recta contra/da

de na corr!ente 2c0orro3 ' la veloc!dad *ed!a !deal 1e

tendr/a s!n ro5a*!ento+

.+ Coe%!c!ente de Veloc!dad 2Cv3

Es la relac!"n entre la veloc!dad *ed!a real en la secc!"nrecta de la corr!ente 2C0orro3 ' la veloc!dad *ed!a !deal

ORIFICIO

CHORROC

A AC =

gH

V

Ideal MediaVelocidad

al MediaVelocidad C RV

2

Re==



COFICIENTE DESCARGA C1

6+ Coe%!c!ente de Descar$a 2C13

Es la relac!"n entre el cadal real 1e (asa a trav7s del

a(arato ' el cadal !deal

hH A

Q

Ideal Caudal

al Caudal C R

q2

Re==

V C q C C C =



VERTEDEROS RECTANGULARES

VERTEDERO SIN

CONTRACCION

VERTEDERO CON

UNA CONTRACCION

VERTEDERO CON DOS

CONTRACCIONES

H 8 Car$a sobre el vertedero

B 8 Lon$!td de cresta

&

' ' '

% ( & % %

p()

gH V C 2=




d* *

% ( &

p()

dhbV dAV dQ C C ==

dhbV C dAV C Q hqhq

∫ ∫ ==

hC V V =

−+= )2/3

2

02/3

2

0 )2

()2

(23

2

g

V

g

V H g bC Q q




a+ FOR9ULA DE FRANCIS

b+ FOR9ULA DE BA:IN

n = 0 para un vertedero sin contracciónn = 1 para un vertedero con contracción en un extremon = 2 para un vertedero con contracción total

−+−= 2/3

2

02/3

2

0 )2

()2

()10

(84.1 g

V

g

V H

nH bQ

2/32)(55.01)0133.0

794.1( bH W H

H

H Q

+++=




Valores de C1 (ara vertederos rectan$lares

2De Geor$!a Inst!tte o% Tec0nolo$'3

= Cq



VERTEDEROS TRIANGULARES

*'

%

+

dA 8 ) d0

)

2

(22

g

V h g V h +=dAV dQ

h

=

triángulosde semejanza or

2tan2 θ

H b =

d! "V C Q hd ∫ =2

tan215

8 2/5 θ H g C Q

q=

H

h H

b

" −=



VERTEDEROS TRIANGULARES

Coe!iciente de descar"a Cd

( Cd



#$%&$'$%( CI)(LL$&&I

C!(ollett! deter*!no n vertedor tra(e5o!dal 1e co*(enso el

decrec!*!ento del cadal deb!do a las contracc!ones

Suponiendo que Cd1 = Cd2 se tiene*

%

a

α' H

a#an ==

4

1α

2/5

2

2/3

1 tan215

82

3

2 H g C b H g C Q d d α +=

)tan5

4(2

3

2α H b gH H C Q q +=



Flu+o !lu,endo so-re un vertedero Cipolletti

cresta

DETALLE DE UN VERTEDERO CIPOLLETTI

Flu,oPer!l de

acero

Secc!$n A-A

"ona de #ed!c!$n

napa

VERTEDERO CIPOLLETTI



VERTEDERO CIRCULAR

Un vertedero c!rclar t!ene bastante contracc!"n# ' es *e;or

b!carlo en n canal no rectan$lar+

5.25.2215

4d C d g C Q

ieq φ ω ==

=a =a



Caracter/st!cas $eo*7tr!cas

Un canal es na estrctra de condcc!"n donde el %l;o %l'e

con na s(er%!c!e l!bre

yθ

do

T

Radio Hidráulico ro!undidad

Hidráulica

$ertedero circular

)21co"(2

0

d

!ar −=θ

=a =a

)(8

2

0 θ θ send

A −=

θ 20d

= )

2(

0

θ send # =

A R =

#

A & =



VERTEDERO CIRCULAR

Coe%!c!ente de descar$a Ce (ara vertederos

c!rclares de cresta del$ada



VERTEDERO CIRCULARValores de < ' F



ORIFICIOS

Nivel de energía

Nivel de

referencia

Nivel de energía

Vena

contracta

Chorro libreFlujo a través de un orificio sumergido

El a$a se a(ro)!*a al or!%!c!o con n veloc!dad relat!va*ente

ba;a# (asa a trav7s de na 5ona de %l;o acelerado# ' sale del

or!%!c!o co*o n c0orro contra/do+

La secc!"n donde la contracc!"n del c0orro es *4)!*o es

lla*ada la vena contracta



ORIFICIO LI&RE

N!el de ener./a

N!el de

reerenc!a

Vena

contracta

C*orro l!%re

1

2

g

V '

g

V h

g

V

222

2

2

2

221

2

11 ++=++γ γ

chorroV V =2 ori(iciocchorro AreaC Area =0

2

002

121 ===

g

V

γ γ

11 221

1 ghC gh

) V $chorro =

+= 11 22 ghC ghC C Q d $c ==

*rdidas g

V h g

V

++=++ 22

2

221

2

11

γ γ



ORIFICIO SU9ERGIDO

N!vel de ener$/a

)(2 21 hh g AC Q d −=

.$&('( '$ LA &%A/$C&(%IA )A%A



.$&('( '$ LA &%A/$C&(%IA )A%A

.$'I% $L CA'ALN!el de ener./a

C*orro l!%re+0

10

$n un corro li-re la componente xde la velocidad no cam-ia

1

2

'onde t es el tiempo para

que una partcula de !luidovia+e desde la vena contractaasta el punto 3

$l tiempo para que una partcula cai"a una distancia ,0 -a+o la acción dela "ravedad4 cuando no tiene velocidad inicial en esa dirección4 se

expresa mediante*)or lo tanto*

02 "t V =

2

2

0

gt !

g

!

"V

0

02

2=

2V AQ chorro=

02 "t V =



a+ Or!%!c!o de (ared del$ada

b+ Or!%!c!o en (ared $resa

c+ En (ared $resa con aboc!na*!ento

Or!%!c!o entrante#

t!(o Borda



AFORADOR PARSHALL



E+tens!$n de las alas del #ed!dor

en los %ancos del canal

)LAN&A

)$%FIL

Ala alternat!ade 234

.ar.anta

N!el

del p!so

An.ulo

5+5+567

Super!c!e del a.ua

Pend!ente 5V82'



9EDIDOR PARSHALL

,+ Un *ed!dor Pars0all es n estrec0a*!ento art!%!c!al en el

canal *ed!ante el cal se (rovoca n %l;o cr/t!co+.+ El *ed!dor Pars0all consta de na secc!"n conver$ente de

%ondo (lano# en la cal se acelera la corr!ente# se$!da de

na $ar$anta con %ondo !ncl!nado 0ac!a aba;o '# (or =lt!*o#

na secc!"n d!ver$ente de %ondo ascendente

6+ La caracter!5ac!"n de los *ed!dores esta dada (or el anc0o

de la $ar$anta b

>+ El n!vel de a$a# a$as aba;o del *ed!dor# 0,# se *!de en lasecc!"n conver$ente

?+ El n!vel de a$a# a$as aba;o del *ed!dor# 0.# se deter*!na

en el e)tre*o de la $ar$anta



9EDIDOR PARSHALL

De(end!endo del n!vel del a$a# a$as aba;o del *ed!dor# 7ste

(ede o(erar co*o-a+ Descar$a l!bre+ Las d!*ens!ones son selecc!onadas de *anera

tal 1e el salto 0!dr4l!co se (resente a$as deba;o de la

$ar$anta 0asta $rados de s*er$enc!a 0.@0, de ? a +

En este caso el cadal & se deter*!na *!d!endo el n!vel del

a$a 0,

b+ Descar$a s*er$!da+ En caso 1e sba el n!vel de a$a 0.# el

resalto 0!dr4l!co se des(la5ar4 en sent!do de a$as arr!ba+ Tan(ronto co*o 7ste (ase la $ar$anta# el %l;o cr/t!co se conv!erte

en %l;o sbcr/t!co ' entonces se d!ce 1e 0a' %l;o s*er$!do+

El cadal de(ende a0ora de los n!veles 0, ' 0.

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