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apuntes
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Mg.Ing. Roberto Alfaro Alejo
Vertederos de Cresta DelgadaCalibracin y Uso
Hidraulica II
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO PUNOEscuela Profesional de Ingeniera Agricola
Metodos y Estructuras para medicion de Caudal .
VERTEDEROS Dispositivo de medicion estandar clasico Relativamente economico Fcil para construir y mantener Facil para usar puede ser evaluado
visualmente Confiable y Preciso si es construido y
mantenido apropiadamente
Vertederos contraidos estandar(cara aguas arriba)
Vertederos suprimido rectangular
Seccion en el Perfil Longitudinal
Vertedero Cipolletti
Vertedero Triangular 90
PREOCUPACIONES EN VERTEDEROS Desechos sobre la crestaintuitivo y obvio Condiciones de aproximacion y generacion
de sedimento Ubicacion de medicion de carga medicion
vacio en la zona aguas abajo Sumergencia en el lado aguas abajo
Vista Aumentada Cresta Vertedero Rectangular de cresta delgada
Vista Aumentada Vertedero Triangular
Calibracion deVertederos Parcialmente Contraidos
Flujo Completamente Contraido Aplicacion de Ecuaciones estandar Caja de Vertedero es lo suficientemente
grande el flujo a travs del vertedor abierto no se ve afectada por la presencia de las paredes laterales o en el piso Caja de Vertedero podra ser ms amplio y / o ms
profundo y que no iba a cambiar el flujo
Flujo Parcialmente Contraido La caja de Vertedero es muy pequeo
demasiado superficial o demasiado estrecha Flujo no se contrae completamente a medida
que pasa a travs de la abertura Cambios de calibracion descarga vs carga
de la estructura
Mtodo Kindsvater-Carter, 1957 Vertederos Rectangular o Triangular Ecuacion de descarga generica con
coeficientes que varian como una funcion de relaciones adimensionales involucrando dimensiones de caja de vertedero y la carga
Tedioso para aplicar usando cartas para buscar coeficientes
Dificultad para integrar tabla de calibracion resultante en el sistema SCADA
Aplicacion a Vertederos Rectangulares
1.5
1
2 23
( 0.001 m para todo caso)
e e e
e c b
e h
h
Q C gb hb b Kh h KK
=
= += +
=
Aplicacion a Vertederos Rectangulares - ecuaciones
1.5
1
2 23
( 0.001 m para todo caso)
e e e
e c b
e h
h
Q C gb hb b Kh h KK
=
= += +
=
Aplicacion a Vertederos Triangulares
he
ee
Khh
hgCQ+=
=
1
5.2
2tan2
158
Ce, fully contracted, any angle
Kh, all cases
Ce, partially contracted, = 90
Hoja de Calculo USBRWeir Aplicacion Automatica del
metodo Kindsvater-Carter Vertedero Rectangular Vertedero Triangular Vertedero Cipoletti
Produce Tablas de Calibracion y Ecuaciones de Calibracion simplificadas para vertederos parcialmente contraidos
Tabla de Calibracion
Curva de Calibracion y Ecuacion
Ejemplos de Aplicacion Vertederos Rectangulares Vertederos Triangulares Vertedero Cipolle Vertedero Sutro
Vertedero Sutro
Tambin llamado proporcional, es aquel cuya forma hace que el gasto de vertido sea proporcional a la carga H. Por esta caracterstica de ley de descarga, su inters descansa en considerarlo en un laboratorio como vertedor de aforo o en canales pequeos, cuando se desea este tipo de ley para facilitar las mediciones. Tambin es muy utilizado para desarenadores tipo canal de flujo horizontal, en plantas de tratamiento de aguas residuales. Otra caracterstica de este vertedero es que mantiene la velocidad de descarga constante, aunque el caudal de ingreso sea variable debido a su forma, lo que garantiza la sedimentacin de la arena.
Vertedero Sutro
Siendo: a: altura mnima (m) b: ancho de la base (m) H: altura del agua (m)
La forma de las paredes del vertedero es dada por:
2.743aQ ab H =
21x yarctgb api
=
Vertedero Sutro
Ejemplo: Un vertedero sutro tiene una base de un vertedero
rectangular de 60 cm de ancho y 15 cm de altura, cuando el tirante de flujo es 30cm es instalado en un canal. Hallar el caudal?. Si la descarga se duplica cual seria la carga sobre los vertederos? Coeficiente de descarga es tomado como 0.62.
( )1/20 2 2dC W C g s= 0 23Q C h a = +
Vertedero Sutro
Solucion
Nota: Trabajar en metros
Planilla de toma de datos y calculo Solucion
Nota: Trabajar en metros
Planilla de toma de datos y calculo Solucion
Nota: Trabajar en metros
Planilla de toma de datos y calculo Solucion
Nota: Trabajar en metros
Planilla de toma de datos y calculo Solucion
Nota: Trabajar en metros
Mediciones de Velocidad de Campo Ecuacion de Flujo:
Q = v A donde
Q es la descarga, m3/s v es la velocidad de agua, m/s A es el area de la seccion transversal, m2
Medicion de Corrientes en estaciones calibradas
Vertedero muesca en V
Medicion de Corrientes en estaciones calibradas
Medicion de Corrientes en una Estacion de medicion calibrada
Q = C h5/2
donde,Q = Descarga (m3/s, feet3/s,
or feet3/s/miles2, mm/day)h = stage (m)
Construccion de Vertedero
Medicion de Corrientes
Medicion de Corrientes
Medicion de Corrientes
Medicion de Corrientes
Q = A V where,Q = Streamflow (m3/s,
feet3/s, or feet3/miles2/s)
V = Velocity (m/s)A = Cross-sectional
Area (m2)
Medicion de Corrientes
Ecuacion de Manning v = (1/n) R2/3 S1/2 donde
v es la velocidad de agua, m/s n es el factor de rugosidad hidraulica de Manning R = A / P es el radio hidraulico, m
A es el area de la seccion transversal de canal, m2 P es el perimetro mojado del canal, m
S es la pendiente de energia de agua, m/m, ft/ft
Ecuacion de Manning
Tirante de Rio: La elevacion o cota de la superficie de agua
Tirante de Inundacion La cota cuando el rio sobrepasa los bancos naturales
del canal. Curva de Calibracion
La relacion entre el tirante del rio y su descarga
Curva de Calibracion
Estadistica Hidrologica: Tratar de entender y predecir el caudal
Prediccion de Descarga Pico: Nuestro esfuerzo por predecir inundaciones
catastrficas Intervalos de Recurrencia:
Usado para asignar probabilidad a inundaciones Avenida de 100-aos:
Una inundacion con 1 de chance en 100 aos, o una inundaciones con una probabilidad de 1% en un ao.
Periodo de Retorno
Tr = 1 / P Tr es el intervalo de recurrencia promedio,aos P es probabilidad de excedencia, 1/aos
Formulas para Intervalo de Recurrencia: Weibull Tr = (N+1) / m Gringorten : Tr = (N+1-2a) / (m-a) Cunnane:
donde N es numero de aos de registro, a = 0.44 es un coeficiente estadistico m es el orden de caudal (m=1 es el mayor)
Prediccion de Avenida
Preguntas?
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