UNIDAD 6 ORIFICIOS. VERTEDEROS Y RESALTO HIDRÁULICO

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1 UNIDAD 6 ORIFIIOS. VERTEDEROS Y RESALTO HIDRÁULIO apítulo VERTEDEROS SEIÓN : APLIAIONES Ejemplos 6.1. Un vertedero con contracción lateral presenta una anchura de 1,5 m y se encuentra instalado en un canal de,70 m de ancho. El espesor de la lámina de agua vertiente es de 0,70 m. alcular el caudal vertido. La ecuación de Weisbach, ya obtenida: Q d b h g h d puede tomar los valores, en función de la anchura de la sección b y la altura h, o espesor de la lámina vertiente, siguientes: b/h d 1 0,65 0,6 6 0,59 En nuestro problema: b h 1,5 0,70,14 ; d 0,6 Por tanto, Q 0,6 1,5 0,70 9,81 0,70 1,6 m /s

2 6.1. Determinar el valor de d en un vertedero de pared delgada de 1,0 m de ancho y 90 cm de altura, si el caudal aforado es de 0,67 m /s para una carga de 0 cm. 1,0 m 0,0 m 0,90 m Utilizando la expresión: Q d b h g h d b g h b Q g h 1,0 0,674 d 9,81 0,0 0,6 omo se observará el valor de d no se ha deducido de la ecuación de Rehbock. d se obtiene, normalmente, de forma experimental. A falta de datos, se recurre a la fórmula: En este caso obtenemos: d 0, ,075 h W 0,0 d 0,611+ 0,075 0,66 0,90 muy similar al obtenido realmente Se ha construido un vertedero triangular en pequeño canal con α 90º, si la anchura de la superficie del agua al pasar por el vertedero es de 60 cm. Determinar el caudal que puede aforarse. (Tomar d 0,61). omo b h tg (α/), para α 90º, h b/ 60/ 0 cm. Empleando la ecuación del vertedero triangular: Q 8 0,61 9,81 0,0 5 / 1 0,071 m / s

3 6.. Estimar el caudal de un vertedero en pared delgada, cuya sección es la de la figura adjunta, un trapecio isósceles. b/ b b/ 1 1' ' ' El caudal total Q, será la suma de Q 1 correspondiente a la sección rectangular y Q debida a la suma de los triángulos 1-- y que originan un vertedero triangular, expresiones conocidas, por tanto. 4 Q 1 d b g h Q d b g h Q Q 1 + Q d b g h Evidentemente, sería necesario realizar un ajuste experimental de d, como en todos los casos anteriores Un vertedero de forma trapecial (tipo ipolletti) tiene una L 40 cm. La carga sobre el umbral es de 0 cm. Determinar el caudal vertido. L L Este vertedero de forma trapecial, compensa la contracción lateral adoptando una relación dimensional de 1:4 (horizontal : vertical) en los lados de un trapecio isósceles, que definen la apertura del vertedero, con su pequeña base L. Se deduce que: Por tanto: Q 1,859 L h Q 1,859 0,40 0,0 0,1 m /s

4 6.17. El aliviadero de una presa de gravedad con perfil triangular, paramento aguas arriba vertical, de un sólo vano, presenta un espesor de lámina vertiente de m en avenida ordinaria y 5 m en avenida máxima. Suponiendo que la longitud útil del vertedero entre pilas es de 7 m y que para ambos caudales permanece constante. Determinar: a). Los caudales desaguados para ambos calados. b). El perfil reager para la avenida de diseño. Se conocen los siguientes coeficiente de desagüe, µ: h /h 0, 0,4 0,6 0,8 1,0 1, 1,4 1,6 1,8 µ 1,78 1,9,0,1,0,6,,7,4 h espesor real de la lámina vertiente. h espesor de cálculo. a). La ecuación Q d b g h, se transforma en Q µbh donde b es la longitud útil del vertedero en m; µ es el nuevo coeficiente de desagüe y h el espesor de la lámina vertiente en m. Para los calados referidos en el enunciado, teniendo en cuenta que la avenida máxima con calado h 5 m, debe ser la de cálculo o diseño del vertedero. Se obtienen los siguientes caudales en función del coeficiente de desagüe, µ: h' 0,4 µ 1,9 ; Q 1,9 7 8 m / s h 5 h' 5 1 µ,0 ; Q, m / s h 5 b). Las coordenadas del perfil reager, para un espesor de lámina h 1 m, con paramento vertical aguas arriba, son las siguientes: OORDENADAS REAGER h 1m X, horizontal Vertedero Y, vertical Lámina 0,0 0,16-0,81 0,1 0,06-0,80 0, 0,007-0,77 0, 0,000-0,740 0,4 0,007-0,70 0,6 0,06-0,60 0,8 0, -0,511 1,0 0,67-0,80 1, 0,410-0,19 1,4 0,590-0,00 1,7 0,90 0,05,0 1,10 0,69,5,100 1,500,0,110,500,5 4,60,660 4,0 5,610 5,000

5 Para definir el perfil reager con el calado de cálculo, se multiplican todas las coordenadas anteriores por h 5 m, hasta que la pendiente del paramento aguas abajo, coincida con la pendiente del perfil del vertedero. El punto de tangencia se verifica para x 8,5 y el talud de la recta es t 0,8/1. OORDENADAS REAGER X, Y, vertical Vertedero horizontal Lámina 0 0,6-4,5 0,5 0,18-4,0 1 0,05 -,86 1,5 0 -,7 0,05 -,51 0, -,1 4 0,765 -, ,5-1,9 6,05-1,095 7,95-0, 8,5 4,6 1, ,55,465 El resultado queda recogido en el dibujo adjunto. (-) Y Vértice NMA Lámina vertiente 0 0,5 1,0 1,5,0,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 X Perfil reager Paramento aguas abajo Paramento aguas arriba 1 (+) Y 0,8