VERTEDERO LATERALLos vertederos son estructuras que tienen
aplicacin muy extendida en todo tipo de sistemas hidrulicos y
expresan una condicin especial de movimiento no uniforme en un
tramo con notoria diferencia de nivel. Un vertedero puede tener las
siguientes funciones
Lograr que el nivel de agua en una obra de toma alcance el valor
requerido para el funcionamiento de la misma. Mantener un nivel
casi constante aguas arriba de una obra de toma, permitiendo que el
flujo sobre el coronamiento del vertedero se desarrolle con una
lmina lquida de espesor limitado. En una obra de toma, el vertedero
de excedencias se constituye en el rgano de seguridad de mayor
importancia, evacuando las aguas en exceso generadas durante los
eventos de mximas crecidas. Permitir el control del flujo en
estructuras de cada, disipadores de energa, transiciones,
estructuras de entrada y salida en alcantarillas de carreteras,
sistemas de alcantarillado, etc.Su ubicacin se recomienda en todos
aquellos lugares donde exista este peligro.
Dnde: = Caudal Vertido
= Caudal que pasa
Siendo:
CRITERIOS DE DISEO La altura del vertedero o diferencia entre la
altura de la cresta de este y el fondo del canal, corresponde al
yn. El vertedero lateral no permite eliminar todo el excedente de
caudal, siempre quedara un excedente que corresponde tericamente a
unos 10 cm encima del tirante normal. El caudal de diseo de un
vertedero se puede establecer como aquel caudal que circula en el
canal por encima de su tirante normal, hasta el nivel mximo de su
profundidad total, o hasta el nivel que ocupa en el canal
considerado como de mxima avenida.
TEORIAS PARA EL DISEO HIDRAULICO
Las hiptesis que se utilizan para la deduccin del caudal en el
vertedero lateral, son las siguientes:1. La suma de las energas en
cualquier seccin a lo largo de la cresta vertedora es
constante.
2. El perfil de la lmina vertiente sobre el vertedero sigue una
ley lineal. Esto no introduce error considerable.
3. El coeficiente de gasto a lo largo del vertedero es constante
y se acepta que su valor es el promedio de considerar su variacin
segn las cargas externas.
TIPOS DE FLUJO EN UN VERTEDERO LATERALEl flujo a travs de un
vertedero lateral es un caso de un flujo especialmente variado con
descarga constante. De acuerdo Frazer, se pueden producir los
siguiente cinco tipos de perfiles del flujo.Tipo a. Condiciones
crticas en o cerca de la entrada con flujo supercrtico en el tramo
del vertedero, el tirante del flujo decrecimiento a lo largo del
vertedero.
Tipo b. EL tirante del flujo mas grande que el critico en la
entrada con flujo subcritico en el tramo del vertedero, el tirante
de flujo creciendo a lo largo del vertedero.
Tipo c. el flujo del tipo a en el inicio del vertedero, con un
resalto hidrulico ocurriendo en el tramo del vertedero, y el flujo
del tipo b despus del resalto, con un nivel de energa menor debido
a las prdidas ocasionadas por el resalto hidrulico.
Tipo d. el tirante del flujo ms pequeo que el crtico en la
entrada, con el flujo supercrtico en el tramo del vertedero, el
tirante de flujo decreciendo a lo largo del vertedero.
Tipo e. el flujo de tipo d en la seccin de entrada con un
resalto hidrulico ocurriendo en el vertedero, y un flujo del tipo b
despus del resalto, con un nivel de nivel de energa menor debido a
las perdidas ocasionadas por el resalto hidrulico.
DEDUCCION DE LAS FORMULAS PARA EL DISEO DE UN VERTEDERO
LATERAL.
Ley de la lamina vertiente.La la mina vertiente sobre el
vertedero sigue una ley lineal por lo cual el perfil de la lamina
vertiente se puede expresar como:
Donde:
A una distancia x, la carga sobre el e vertedero es
El caudal que pasa por un dx y a una distancia x, se
expresa:
Y el que escurre a lo largo del vertedero es:
Por la hiptesis 3, m cte, por lo que se puede sacar de la
integral:
Haciendo:
Siendo los limites de integracin:
Luego de la integracin ( 5.2) se tiene:
Simplificando el parntesis
Haciendo:
Se tiene:
Sustituyendo (5.4) en (5.3), se tiene:
Haciendo:
Se tiene
Anlogamente para un flujo supercrtico, se obtien:
Donde:
