Vertederos Triangulares
Vertederos Triangulares
Vertederos Triangulares
Para medir pequeos gastos, el vertedero triangular es ms preciso que el rectangular, puesto que,
para un mismo caudal, los valores de h son mayores.
Considrese la figura siguiente, en donde se esquematiza el flujo a travs de un vertedero
triangular, simtrico y de pared delgada, con un ngulo 2 en el vrtice de la escotada.
Despreciando la velocidad de aproximacin, Vo, la velocidad terica del flujo sobre la cresta, es:
V1 =
2gy
2gy dA
dQ = V1 dA =
De la figura, dA = 2xdy
Adems,
tan (2 / 2) = x/(h-y)
x
(h y) tan ( 2 / 2)
Luego, dA 0 2 (h y ) tan (2 / 2) dy
2gy tan (2 / 2 ) (h y ) dy
dQ 0 2
dQ = 2
2g tan (2 / 2 ) ( h y ) y
1/2
dy
Q1 = 8
2g =
tan (2 / 2 )
Q1 = 2
2g
C tan (2 / 2 ) C
Q1 = 2
2g
C tan (2 / 2) C
Q1 = 2
2g C tan (2 / 2 ) C
Q1 = 2
2g C tan (2 / 2) C 4 h5/2
= Iho (h y) Cy1/2 dy
- 2 y5/2
2 h5/2 2 h5/2
2g C tan (2 / 2) h5/2
caudal terico
Se deben revisar las ecuaciones ya que en el articulo de word no estan bien definidas.
caudal
real
Si 2 = 90, tan (2 /2) = 1, y, segn Thomson, para 0.05 m < h < 0,25m, Cd = 0.593.
2g C tan (2 / 2)
C = 8 0.593 C
Formula de Thomson
Q (m /s) y h (m).
Experimentando con vertederos triangulares (2 = 90), el Profesor Horace King, en la
Universidad de Michigan, obtuvo:
Frmula de King
H (m) y Q (m / S),
Mr. A.A. Barnes, de los experimentos realizados por Thomson y Barr, propuso
H ( m ), Q (m / S) y 2 = 90.
El profesor Raymond Boucher, de la Escuela Politcnica de Montreal, obtuvo para 2 = 90,
h (m) y Q (m / S).
Ecuacin sta que fue confirmada por Mr. V. M. Cone (1916). Mr. Cone tambin propuso
las siguientes frmulas para otros valores de escotaduras triangulares:
Para 2 = 60 , h (m) y Q (m / S),
Q (m / S) y h (m)
Otras ecuaciones de bastante precisin, para el coeficiente C d en vertederos triangulares,
son las de Barr, de Hgly y de Heyndrick, que se expresan a continuacin:
ECUACIN DE BARR (1909)
15
30
h>
0.25
0.205
m=
45
60
90
120
0.185
0.17
0.14
0.12
0.352 0.330
0.325
0.320
0.313
0.322
C=
0.206 0.392
0.596
0.819
1.384
2.465
0.666 0.618
0.609
0.599
0.587
0.604
Es de notar que un vertedero de napa libre, en la seccin de mximo pelare del filete
inferior a b , el nivel del punto a b, el nivel del punto a es variable segn el ngulo, estando
situado a la altura que se indica a continuacin.
2
90
60
e+
0.82
0.80
45
0.78
de manera que es probable que un grado de submersion mayor que esas cifras, altere la
teora expuesta , que se aplica a esa seccin. Sin embargo, la coincidencia experimental
es satisfactoria.
2 g (h h )
2
2 g (h h )
2
2gh
3/2
= 2 0.58
2gh
3/2
donde:
EJEMPLO:
mediante o por
as:
; donde:
donde N = 12
Resolviendo el sistema de 2 ecuaciones con 2 incgnitas, se tiene:
, si:
se tiene:
Ecuacin 1
B.
Haciendo A=B, se tiene:
Ecuacin B
Ahora se calcula Cd para cada caudal as:
EJEMPLO: Para
Ecuacin C
Donde:
Ecuacin D
Lmites de aplicacin: Esta frmula es vlida para T = 90
EJEMPLO: Para
Ecuacin E
Lmites de aplicacin: Esta frmula es vlida para T = 90 con cargas
muy grandes
ELEMPLO: Para
Ecuacin A
donde:
: es aquel caudal hallado por medio de la regresin anterior
: se calcula mediante la siguiente ecuacin
Ecuacin E
donde N = 12
Resolviendo el sistema de 2 ecuaciones con 2 incgnitas, se tiene:
se tiene:
Ecuacin 2
FRANCY SOFIA VARELA Z
Mtodos volumtricos
Mtodo velocidad/superficie
Este mtodo depende de la medicin de la velocidad media de la corriente y del rea
de la seccin transversal del canal, calculndose a partir de la frmula:
O(m/s) = A(m ) x V(m/s)
2
La unidad mtrica es m/s. Como m/s es una unidad grande, las corrientes menores
se miden en litros por segundo (1/s).
Una forma sencilla de calcular la velocidad consiste en medir el tiempo que tarda un
objeto flotante en recorrer, corriente abajo, una distancia conocida. La velocidad no es
FIGURA 19 - Clculo de la comente en caeras a partir de la altura de un chorro
vertical (Bos 1976)
Q = 5,47D
1,25
1,35
(1)
Q = 3,15D H (2)
1,99
0,53
Otro mtodo consiste en vertir en la corriente una cantidad de colorante muy intenso y
medir el tiempo en que recorre aguas abajo una distancia conocida. El colorante debe
aadirse rpidamente con un corte neto, para que se desplace aguas abajo como una
nube colorante. Se mide el tiempo que tarda el primer colorante y el ltimo en llegar al
punto de medicin aguas abajo, y se utiliza la media de los dos tiempos para calcular
la velocidad media.
En las corrientes turbulentas la nube colorante se dispersa rpidamente y no se puede
observar y medir; es posible usar otros indicadores, ya sean productos qumicos o
b) tipo hlice
Profundidad
Ancho
rea
Caudal
(m/s)
(m)
(m)
(m )
(m/s)
5x6
4x7
0,2D
0,8D
Media
0,5
1,3
2,0
2,6
1,30
0,8
0,6
0,7
1,7
1,0
1,7
1,19
0,9
0,6
0,75
2,0
1,0
2,0
1,50
1,1
0,7
0,9
2,2
1,0
2,2
1,98
1,0
0,6
0,8
1,8
1,0
1,8
1,44
0,9
0,6
0,75
1,4
1,0
1,4
1,05
0,55
0,7
2,0
1,4
0,77
TOTAL
9,23
donde:
V es la velocidad media de la corriente en metros por segundo
R es el radio hidrulico en metros (la letra M se utiliza tambin para designar al radio
hidrulico, con el significado de profundidad hidrulica media)
S es la pendiente media del canal en metros por metro (tambin se utiliza la
letra i para designar a la pendiente)
donde
V es la velocidad media de la corriente en metros por segundo
m es el radio hidrulico en metros
h es la pendiente del canal en metros por kilmetro
Esta frmula parte del supuesto de un valor de n de Manning de 0,02 y, por
consiguiente, slo es adecuada para caudales naturales de corriente libre con escasa
rugosidad.
CUADRO 3 - Valores del coeficiente n de rugosidad de Manning
a) Canales sin vegetacin
Seccin transversal uniforme, alineacin regular sin guijarros ni vegetacin, en suelos
0,016
sedimentarios finos
Seccin transversal uniforme, alineacin regular, sin guijarros ni vegetacin, con suelos
de arcilla duros u horizontes endurecidos
0,018
Seccin transversal uniforme, alineacin regular, con pocos guijarros, escasa vegetacin,
0,020
0,0225
piedras, hierba fina en las orillas, en suelos arenosos y arcillosos, y tambin en canales
recin limpiados y rastrillados
Alineacin irregular, con ondulaciones en el fondo, en suelo de grava o esquistos
0,025
0,030
0,030
0,0300,060
0,0300,085
0,0400,150
0,0250,030
0,0330,040
0,0750,150
Vertederos de aforo
Vertederos de pared aguda
Vertederos de pared ancha
La medicin del caudal de las corrientes naturales nunca puede ser exacta debido a
que el canal suele ser irregular y por lo tanto es irregular la relacin entre nivel y
caudal. Los canales de corrientes naturales estn tambin sometidos a cambios
debidos a erosin o depsitos. Se pueden obtener clculos ms confiables cuando el
caudal pasa a travs de una seccin donde esos problemas se han limitado. Para ello
se podra simplemente alisar el fondo y los lados del canal, o recubrirlos con
mampostera u hormign o instalar una estructura construida con ese fin. Existe una
amplia variedad de esos dispositivos, la mayora idneos para una aplicacin
particular. A continuacin se describe una seleccin de los dispositivos que son fciles
de instalar y de hacer funcionar con referencia a manuales adecuados para
estructuras ms caras o complicadas.
En general las estructuras a travs de la corriente que cambian el nivel de aguas
arriba se denominan vertederos y las estructuras de tipo canal se denominan
aforadores, aunque esta distincin no siempre se cumple. Una distincin ms
importante es entre dispositivos estndar y no estndar. Un vertedero o aforador
estndar es el que se construye e instala siguiendo especificaciones uniformes y
cuando el caudal puede obtenerse directamente de la profundidad de la corriente
mediante el empleo de diagramas o tablas de aforo, es decir, cuando el aforador ha
sido previamente calibrado. Un vertedero o aforador no estndar es el que necesita
ser calibrado individualmente despus de la instalacin mediante el empleo del
mtodo velocidad/superficie como cuando se establece el aforo de una corriente.
Existe un conjunto tan amplio de dispositivos estndar que es preferible evitar las
estructuras no normalizadas salvo para hacer clculos aislados de los caudales de la
corriente utilizando el mtodo velocidad/superficie en un puente o un vado o una
alcantarilla.
La mayor parte de los vertederos estn concebidos para una descarga libre sobre la
seccin crtica con el fin de que el caudal sea proporcional a la profundidad de la
corriente en el vertedero, pero algunos vertederos pueden funcionar en una situacin
denominada sumergida o ahogada, en el que el nivel de aguas abajo interfiere con la
corriente sobre el vertedero. Algunos tipos de vertederos se pueden corregir mediante
la sumersin parcial, pero esto constituye una complicacin poco conveniente que
requiere medidas adicionales y ms clculos, por lo que se la debe evitar siempre que
sea posible (Figura 26). Otra variacin que tambin es preferible evitar, es la del
vertedero sin contraccin, que es un vertedero instalado en un canal del mismo ancho
que la seccin crtica (Figura 27).
CORRIENTE SUMERGIDA
FIGURA 29 - Los vertederos con pared aguda deben tener el extremo agudo
aguas arriba
Caudal
(mm)
(l/s)
40
0,441
50
0,731
60
1,21
70
1,79
80
2,49
90
3,34
100
4,36
110
5,54
120
6,91
130
8,41
140
10,2
150
12,0
160
14,1
170
16,4
180
18,9
190
21,7
200
24,7
210
27,9
220
31,3
230
35,1
240
38,9
250
43,1
260
47,6
270
52,3
280
57,3
290
62,5
300
68,0
350
100,0
(mm)
30
9,5
40
14,6
50
20,4
60
26,7
70
33,6
80
40,9
90
48,9
100
57,0
110
65,6
120
74,7
130
84,0
140
93,7
150
103,8
160
114,0
170
124,5
180
136,0
190
146,0
200
158,5
210
169,5
220
181,5
230
193,5
240
205,5
250
218,5
260
231,0
270
244,0
280
257,5
290
271,0
300
284,0
310
298,0
20
311,5
330
326,0
340
340,0
350
354,0
360
368,5
370
383,5
380
398,0
Aforadores
El canal de aforo Parshall
Aforadores en H
Aforador del Washington State College (WSC)
Utilizacin de estructuras existentes
En los Estados Unidos se han desarrollado varios modelos de aforadores para ser
utilizados en situaciones especiales y se emplean extensamente a pesar de lo
inadecuado de las unidades de medida. El diseo, la construccin y las calibraciones
de laboratorio se efectuaron en unidades de pies por segundo (pps) y, hasta que
algn laboratorio emprenda la tarea de transformar a unidades mtricas, el mtodo
prctico consiste en construir los aforadores segn las especificaciones originales en
pies y utilizar las conversiones mtricas de los ndices de los caudales calculadas por
un consorcio de laboratorios hidrulicos de los Pases Bajos (Bos 1976).
El principio bsico se ilustra en la Figura 32. El aforador est constituido por una
seccin de convergencia con un piso nivelado, una garganta con un piso en pendiente
hacia aguas abajo y una seccin de divergencia con un piso en pendiente hacia aguas
arriba. Gracias a ello el caudal avanza a una velocidad crtica a travs de la garganta
y con una onda estacionaria en la seccin de divergencia.
Con un flujo libre el nivel del agua en la salida no es lo bastante elevado como para
afectar el caudal a travs de la garganta y, en consecuencia, el caudal es proporcional
al nivel medido en el punto especificado en la seccin de convergencia (Fotografa 27
y Figura 32). La relacin del nivel del agua aguas abajo (Hb en la Figura 32) con el
nivel aguas arriba Ha se conoce como el grado de sumersin; una ventaja del canal
de aforo Parshall es que no requiere correccin alguna hasta un 70% de sumersin.
Si es probable que se produzca un grado de sumersin mayor, Ha y Hb deben
registrarse, como se indica en la Fotografa 28.
La dimensin de los aforadores con un ancho de garganta de uno a ocho pies se
indica en el Cuadro 6 y en la Figura 33. Los caudales de un aforador de un pie se
muestran en el Cuadro 7. Los manuales citados en la seccin Otras obras de
consulta dan dimensiones y Cuadros de aforo para aforadores menores o mayores y
factores de correccin para una sumersin superior al 70%.
Para fabricar los canales de aforo Parshall se han utilizado muy diversos materiales.
Se pueden prefabricar a partir de lminas de metal o madera o se pueden construir
sobre el terreno con ladrillo y argamasa utilizando un armazn de metal prefabricado
para garantizar mediciones exactas (Fotografa 29). Si hacen falta varios aforadores,
se pueden moldear en hormign empleando tableros reutilizables. Se pueden tomar
medidas eventuales de la profundidad del caudal a partir de un puesto de aforo
establecido en el muro del canal o, si se requieren registros constantes, es posible
instalar en una poza de amortiguacin colocada en una situacin especfica un
registrador de flotante.
FIGURA 32 - Canal de aforo Parshall (dibujado a partir de Scott y Houston 1959)
(pies)
(pies, pulgadas)
3-0
4-4 7/8
2-0
2-9 1/4
3-2
4-7 7/8
2-6
3-4 3/8
3-4
4-10 7/8
3-0
3-11
3-8
5-4 3/4
4-0
5-1 7/8
4-0
5-10 5/8
5-0
6-4 1 /4
4-4
6-4
6-0
7-6 5/8
4-8
6-10 3/8
7-0
8-9
5-0
7-4
8-0
9-11 3/8
5-4
7-10 1/8
9-0
11-1 3/4
Carga
Caudal
(mm)
(l/s)
3,3
40
5.2
50
7,3
60
9,6
70
12,1
80
14,9
90
17,8
100
20,9
110
24,1
120
27,5
130
31,1
140
34,8
150
38,6
160
42,6
170
46,7
180
51,0
190
55,4
200
59,8
225
71,6
250
84,0
275
97,1
300
110,8
325
125,2
350
140,1
Aforadores en H
El Servicio de Conservacin de Suelos del Departamento de Agricultura de los
Estados Unidos dise un grupo de aforadores especiales denominados aforadores H
para medir los caudales con exactitud y continuidad a partir de parcelas de
escorrenta o de pequeas cuencas experimentales. Los requisitos del diseo eran
que el aforador debera medir caudales escasos con exactitud, pero tener tambin
una buena capacidad para caudales elevados, y que no necesitara una poza de
amortiguacin. Otro requisito consista en que pudiera dar paso a una escorrenta que
contuviera una fuerte carga de sedimentos. La solucin prctica que se encontr en
los Estados Unidos como para la construccin de canales de aforo Parshall fue dar las
especificaciones originales en pies y utilizar las conversiones mtricas para el caudal
(Bos 1976).
Existen tres tipos de aforadores en H. El ms pequeo (HS) puede registrar caudales
de hasta 22 l/s, el tipo normal (H) puede medir caudales de hasta 2,36 m/s y el mayor
(HL) caudales de hasta 3,32 m/s. Cada tipo se puede construir en diversas
dimensiones que se determinan por la profundidad mxima del caudal (D); las
dimensiones de fabricacin se dan como proporciones de D, pero las proporciones de
los lados del aforador, son diferentes para cada uno de los tres tipos HS, H y HL.
El tipo HS se puede construir en cuatro dimensiones, de 0,4 a 1,0 pie, el tipo H en
ocho dimensiones de 0,5 a 4,5 pies y el tipo HL en dos dimensiones, de 3,5 y 4,0 pies.
Existen, por tanto, 14 posibles especificaciones de fabricacin y 14 tablas de
calibracin diferentes. A ttulo de ejemplo, en la Figura 34 se dan las dimensiones del
tipo H y en el Cuadro 8 la calibracin del tipo H de la dimensin de 1,5 pies (0,457 m).
FIGURA 34 - Proporciones del aforador en H (de USDA-ARS 1979)
ha
20
0,27
0,32
0,37
0,42
0,48
40
0,91
1,00
1,09
1,18
1,28
60
1,75
2,08
2,21
2,35
2,49
80
3,43
3,60
3,78
3,96
4,15
100
5,38
5,60
5,83
6,06
6,29
150
12,5
12,9
13,2
13,6
14,0
200
23,3
23,8
24,3
24,9
25,4
250
38,2
38,9
39,6
40,3
41,0
300
57,7
58,6
59,5
60,4
61,3
350
82,3
83,4
84,5
85,6
86,7
400
112
114
115
116
118
450
148
150
(mm)
puede calcular un valor aproximado a partir de la frmula general del caudal que
atraviesa un vertedero rectangular:
30
40
50
60
70
80
90
0,10
0,20
0,33
0,50
0,75
1,07
1,43
(mm)
Caudal (l/s)
Caudal en litros por segundo para una profundidad de caudal medida a escala en
milmetros
donde:
Q es el caudal en metros cbicos por segundo
W es el ancho de la apertura en metros
H es la profundidad del caudal en metros
c es un coeficiente de descarga que depende de la geometra de la alcantarilla; a un
valor tpico es 0,6; se pueden obtener cifras ms precisas de Cuadros como en
USDA-ARS (1979)
Se pueden calcular caudales mayores en aperturas rectangulares de puentes
utilizando el mtodo citado o a partir de las lecturas de la velocidad y del mtodo
velocidad/superficie efectuadas con un molinete. Para caudales rpidos puede ser
necesario sujetar un gran peso al molinete o montarlo sobre una varilla rgida. Si se
pueden observar marcas altas del agua en la apertura del puente y tambin a cierta
distancia aguas arriba en que el caudal no se ve afectado por la apertura del puente,
Limngrafos
Algunas veces una sola medicin de la profundidad mxima del caudal basta para
calcular el caudal mximo, como se describi en la seccin relativa al
mtodovelocidad/superficie. Si hace falta un hidrograma, es decir, una grfica del
caudal en funcin del tiempo, es necesario un registro constante de los cambios del
nivel del agua. Durante dcadas el mtodo comn era un flotador cuyo ascenso y
descenso en una poza de amortiguacin registraba en un diagrama movido por un
aparato de relojera. Esos registradores eran flexibles en el sentido de que se poda
utilizar un engranaje que permita abarcar variaciones de nivel grandes o pequeas y
la relacin tiempo-velocidad de los diagramas poda tambin variar por medio del
engranaje en el aparato de relojera. La desventaja era la sensibilidad a errores
accidentales y a un mal funcionamiento; para indicar, por ejemplo, algunos de ellos, la
caera de la poza de amortiguacin se bloqueaba, los insectos anidaban en la caja
del registrador, la humedad o la aridez provocaban el desborde o la sequedad de la
tinta del registrador, el diagrama poda estirarse o contraerse, el reloj se para, el
observador no puede llegar al lugar para cambiar el diagrama, y muchos otros
problemas. Las inspecciones diarias no son siempre posibles en lugares remotos o de
difcil acceso. Adems de las dificultades de obtener datos correctos, el anlisis y la
computacin de los diagramas son laboriosos.
Afortunadamente la tecnologa moderna ha mejorado considerablemente en lo que
hace a la recopilacin y el procesamiento de datos. Por ejemplo, los detectores no
flotantes del nivel se pueden basar en la resistencia/capacidad elctrica o en la
presin sobre un bulbo hermticamente cerrado o en la descarga de burbujas de aire
o en transductores acsticos. Los ms comnmente utilizados hoy son el transductor
de presin en el que se capta elctricamente la desviacin de una membrana. Estos
detectores se pueden conectar con ordenadores, relojes automticos y
El correcto funcionamiento de
un vertedero de pared delgada
debe garantizar que la lmina
ECUACIN DE
GASTO
Para obtener la ecuacin general del gasto de un
vertedero de pared delgada y seccin geomtrica
rectangular, se considera que su cresta est
ubicada a una altura w, medida desde la plantilla
del canal de alimentacin. El desnivel entre la
superficie inalterada del agua, antes del vertedor y
la cresta, es h y la velocidad uniforme de llegada
del agua es Vo, de tal modo que:
Figura 1
y efectuando la
integracin es:
y
finalme
nte
Figura 2
en
lugar
de h:
El estudio hidrulico para obtener la lnea piezomtrica, se realiza sobre la base de formas
especficas para cada accidente hidrulico, adoptando mrgenes de seguridad que garanticen el
buen funcionamiento.
El proceso de clculo se debe basar en el anlisis del comportamiento hidrulico de los distintos
elementos que componen la planta depuradora, relacionndose unos con otros mediante la
distintas lminas de agua a la entrada y salida de los mismos.
Todas las cotas de lmina de agua se expresan normalmente en metros sobre el nivel del mar
(m.s.n.m.) y las prdidas de carga, en metros de columna de agua (m.c.a.).
[editar]2.
CRITERIOS DE CLCULO.
Es muy importante valorar los criterios que se van a utilizar para el clculo de las prdidas de
carga:
[editar]2.1
Para el anlisis de la prdida de carga en tuberas se usa la expresin propuesta por Colebrook,
universalmente aceptada para el clculo de prdidas de carga en tuberas de presin por las que
circula agua en rgimen de transicin o turbulento. La dificultad de la determinacin de la prdida
de carga obliga al uso de tablas o bien a la resolucin numrica de dicha ecuacin para los valores
concretos de rugosidad, velocidad y dimetro de la tubera.
La prdida de carga viene dada por la siguiente expresin (prdida de carga unitaria segn
Darcy): :
En donde:
j : prdida de carga (m.c.a./m)
: coeficiente de prdida de carga adimensional
: dimetro de la tubera (m)
V : velocidad media del fluido en la tubera (m/s)
g : aceleracin de la gravedad (m/s2)
En donde:
K : rugosidad equivalente (m)
n : viscosidad cinemtica (m2/s)
Operando en ambas expresiones se obtiene la frmula de Colebrook:
(COMPROBAR)
siendo:
V = Velocidad del agua en m/s.
= Radio hidrulico en m.
S = Pendiente o prdida de carga en m/m.
n = Coeficiente de rugosidad (en funcin del material del canal).
A su vez el radio hidrulico viene dado por la expresin: :
En donde:
En donde:
Q: caudal que atraviesa el orificio (m3/s)
S: seccin transversal al flujo del orificio (m2)
g : aceleracin de la gravedad (m/s2)
h: prdida de carga en el orificio (m.c.a.)
K: constante (valor normal= 0,62)
[editar]2.4
La prdida de carga genrica en una singularidad viene dada por la siguiente expresin, en
donde K adopta distintos valores segn el accidente. : (FALTA ECUACIN)
En donde:
h : prdida de carga (m.c.a.)
V : velocidad media del fluido en la tubera (m/s)
g : aceleracin de la gravedad (m/s2)
K : coeficiente de la singularidad
Los valores de K para distintas singularidades adoptan valores dentro de los siguientes
rangos:
Accidente
Contraccin brusca
0,5-1,5
Expansin brusca
0,5-1,1
Codos a 45
0,15-0,19
Codos a 90
0,26-0,33
Vlvula de compuerta
0,15-0,3
Vlvula de retencin
1,5-2,9
0,2-0,3
[editar]2.5
En la mayora de los casos, para este tipo de aplicaciones se disean los vertederos como
vertederos libres, es decir, que la altura de la lmina de agua, aguas abajo del mismo es
inferior a 2/3 de la altura aguas arriba. Se restringe este apartado a los tipos de vertederos
ms comnmente empleados en plantas depuradoras: vertedero lineal para la mayora de
recintos y vertedero circular de dientes (vertedero Thompson) para recintos de planta
circular.
[editar]2.5.1. Vertedero lineal
La altura de la lmina de agua, aguas arriba del vertedero viene dada por la expresin: :
En donde:
Q: caudal que atraviesa el vertedero (m3/s)
m : coeficiente de caudal del vertedero
L: longitud del vertedero (m)
g : aceleracin de la gravedad (m/s2)
h: altura de la lmina de agua, aguas arriba del vertedero (m.c.a.)
Frmula de la S.I.A.:
(FALTA ECUACIN)
En donde:
q: caudal unitario en cada diente (m3/s/diente)
h: altura de la lmina de agua, aguas arriba del vertedero (m.c.a.)
L: ...?
[editar]2.6
Clculo de bombeos.
donde:
: Altura geomtrica
: Prdida de carga en la impulsin
a. Altura geomtrica (Hgeo ):
Con la cota de vertido y las alturas mxima y mnima de agua en el
pozo de bombeo se obtienen las alturas geomtricas:
Altura geomtrica mnima (Hgeo,min)
Altura geomtrica mxima (Hgeo,max)
b. Prdida de carga en la tubera de impulsin (
Datos de partida.
Pozo de gruesos.
Datos de partida:
Cota rasante tubera de entrada: 466,600
Definicin del pozo de gruesos:
Altura total til del pozo de gruesos: 1,550 m
Cota solera pozo de gruesos: 465,050
Prdida de carga estimada en salida 0,048
Cota lmina de agua a la salida del pozo de gruesos: 466,552
[editar]3.3.
Tamizado de finos.
Datos de partida:
Caudal mximo de entrada (Qmax-pret): 200 m3/h (bombeado)
Tamices rotativos:
N de lneas principales: 1 uds.
N de lneas auxiliares: 1 uds.
Cota lmina de agua a la entrada del tamiz: 466,552
Desbaste de finos (tamices rotativos)
a. Dimensiones del tamiz
Longitud de tamiz: 1200 mm
Paso (E): 3 mm
b. Prdida de carga
Prdida de carga estimada en el tamiz: 0,800 m
Cota lmina de agua en salida de tamiz: 465,752
[editar]3.3
Desarenado - Desengrasado.
Datos de partida:
Caudal mximo de entrada (Qmax-pret): 200 m3/h
Canales de desarenado-desengrasado:
N de canales principales: 1 uds.
N de canales auxiliares: 0 uds.
Cota lmina de agua a la salida del tamizado: 465,752
Resguardo para adecuacin: 0,600
Cota lmina de agua a la entrada desarenado: 465,152
Desarenado - desengrasado:
Prdida de carga estimada en recinto 0,050
Cota lmina de agua a la salida del recinto: 465,102
Clculo del vertedero de salida del Desarenado-desengrasado
a. Dimensionado del vertedero.
La altura de la lmina de agua en vertederos lineales, viene dada por
la siguiente expresin:
Q: Caudal en vertedero (m3/h)
h: Altura de la lmina agua, aguas arriba del vertedero (m)
b. Definicin del vertedero.
Longitud vertedero (L): 2 m
Q = Qmax-pret: 200 m3/h
c. Altura lmina de agua sobre vertedero.
De la expresin descrita anteriormente, se obtiene la altura de la
lmina de agua sobre el vertedero:
Altura de la lmina de agua sobre vertedero: 61,083 mm
Cota coronacin vertedero: 465,041
Canal de salida del desarenado - desengrasado:
Resguardo para evitar sumergencia: 0,1 m
Cota lmina de agua en canal de salida del recinto: 464,941
[editar]3.4.
Q(l/s)
1,481
v(m/s)
1,002
J(m/km)
4,222
DHt*
0,125
b. Accidentes.
Accidente
n uds.
Contraccin brusca
0,500
Expansion brusca
0,500
Codos a 45
0,190
Codos a 90
0,330
Vlvula de compuerta
0,300
Vlvula de retencin
[editar]3.6.
Reactor biolgico.
Datos de partida:
N de lneas: 1
Caudal mximo biolgico unitario(Qmax-bio): 113,330 m3/h
Caudal de recirculacin unitario (Qrec): 140 m3/h/lnea
Cota lmina de agua en el reactor biolgico: 464,352
Clculo del vertedero de salida del reactor biolgico:
a. Dimensionado del vertedero.
La altura de la lmina de agua en vertederos lineales, viene dada por
la siguiente expresin:
Q: Caudal en vertedero (m3/h)
h: Altura de la lmina agua, aguas arriba del vertedero (m)
b. Definicin del vertedero.
Longitud vertedero (L): 6 m
Q =Qmax-bio + Qrec: 253,330 m3/h/lnea
c. Altura lmina de agua sobre vertedero.
De la expresin descrita anteriormente, se obtiene la altura de la
lmina de agua sobre el vertedero:
Q(l/s)
70,369
Accidente
v (m/s)
0,996
J(m/km)
2,766
DHt*
0,027
n uds.
Contraccin brusca
0,5
Expansion brusca
0,5
Codos a 45
0,19
Codos a 90
0,33
Vlvula de compuerta
0,3
Vlvula de retencin
Decantador secundario.
Datos de partida:
N de unidades: 1
Caudal mx. unitario de entrada (Qmax-bio+ Qrec) 253,33 m3/h/ud.
Caudal unitario de salida (Qmax-bio) 113,330 m3/h/ud.
Cota inicial lmina de agua: 464,107
Clculo de la prdida de carga en la salida de agua de la torreta
central:
a. Prdida de carga.
La prdida de carga en un orificio inundado, atravesado por un
caudal Q viene dado por la expresin:
Datos de partida:
N de lneas principales: 1
Dimetro interior tubera: 200 mm
Caudal max. unitario (qmax): 113,330 m3/h/ud.
Velocidad del fluido: 1,002 m/s
Viscosidad cinemtica del agua: 0 m2/s
Cota inicial lmina de agua: 463,983
Clculo de la prdida de carga en la tubera:
a. Tramo recto.
Longitud de la tubera: 5 m
Q (l/s)
31,481
v (m/s)
1,002
J (m/km)
4,576
DHt*
0,025
b. Accidentes.
Accidente
n uds.
Contraccin brusca
0,5
Expansion brusca
0,5
Codos a 45
0,190
Codos a 90
0,330
Vlvula de compuerta
0,300
Vlvula de retencin
a. Tramo recto.
Longitud de la tubera: 19 m
Rugosidad de la tubera: 0,001 mm (PVC)
Coeficiente de uso: 1,1
Prdida de carga
Q(m/h)
113,330
Q(l/s)
31,481
v(m/s)
1,002
J(m/km)
4,222
DHt*
0,088
b. Accidentes.
Accidente
n uds.
Contraccin brusca
0,5
Expansion brusca
0,5
Codos a 45
0,190
Codos a 90
0,330
Vlvula de compuerta
0,3
Vlvula de retencin
Datos de partida:
N de lneas principales: 1
Dimetro interior tubera: 200 mm
Caudal max. unitario (qmax): 113,330 m3/h/ud.
Velocidad del fluido: 1,002 m/s
Viscosidad cinemtica del agua: 0 m2/s
Cota inicial lmina de agua: 462,833
Clculo de la prdida de carga en la tubera:
a. Tramo recto.
Longitud de la tubera: 12 m
Rugosidad de la tubera: 0,001 mm (PVC)
Coeficiente de uso: 1,100
Prdida de carga
Q(m/h)
113,330
Q(l/s)
31,481
v(m/s)
1,002
J(m/km)
4,222
DHt*
0,056
b. Accidentes.
Accidente
n uds.
Contraccin brusca
0,500
Expansion brusca
0,500
Codos a 45
0,190
Codos a 90
0,330
Vlvula de compuerta
0,3
Vlvula de retencin
Datos de partida:
N de lneas principales: 1
Dimetro interior tubera: 300 mm
Caudal max. (Qmax-pret): 200 m3/h/ud.
Velocidad del fluido: 0,786 m/s
Viscosidad cinemtica del agua: 0 m2/s
Cota lmina de agua en pozo P3: 462,726
Clculo de la prdida de carga en la tubera:
a. Tramo recto.
Longitud de la tubera: 10 m
Rugosidad de la tubera: 0,001 mm (PVC)
Coeficiente de uso: 1,100
Prdida de carga
Q(m/h)
Q(l/s)
v(m/s)
J(m/km)
DHt*
200
55,556
0,786
1,676
0,018
b. Accidentes.
Accidente
n uds.
Contraccin brusca
0,500
Expansion brusca
0,500
Codos a 45
0,190
Codos a 90
0,330
Vlvula de compuerta
0,300
Vlvula de retencin
agua.
Pozo de gruesos:
Cota lmina de agua en pozo de gruesos: 466,600
Cota solera del pozo de gruesos: 465,050
Tamizado de finos:
Reactor biolgico.
Cota lmina de agua en reactor biolgico: 464,352
Cota coronacin vertedero de salida del biolgico: 464,318
Cota lmina de agua en arqueta de salida:
Decantador secundario.
Cota lmina de agua en decantador: 464,102
Cota coronacin vertedero de salida: 464,083
Cota lmina de agua en canal de salida: 463,983
Arqueta de agua tratada.
Cota lmina de agua en arqueta: 463,821
Cota coronacin del vertedero de salida: 463,773
Cota lmina de agua a la salida: 462,972
bombeo.
La altura manomtrica del bombeo se obtiene mediante la suma de
la altura geomtrica y la prdida de carga en la impulsin:
Hm=Hgeo+DHi
donde:
Hgeo: Altura geomtrica
DHi: Prdida de carga en la impulsin
a. Altura geomtrica (Hgeo)
Accidente
n uds.
Contraccin brusca
0,5
Expansion brusca
0,5
Codos a 45
0,1
Codos a 90
0,3
Vlvula de compuerta
0,3
Vlvula de retencin
0,3
Hm,min
Hm,
(m/h)
(l/s)
(m/s)
(m/km)
(m)
(m)
46,15
48,65
2,5
0,09824379
0,07815538
46,2152325
48,71523
18
0,19648758
0,26405489
46,3727325
48,87273
27
7,5
0,29473138
0,54162496
46,609858
49,10985
36
10
0,39297517
0,90414989
46,9213272
49,42132
45
12,5
0,49121896
1,34747446
47,303872
49,80387
54
15
0,58946275
1,8686657
47,7551856
50,25518
63
17,5
0,68770654
2,46550059
48,2735195
50,77351
72
20
0,78595034
3,13621306
48,8574849
51,35748
81
22,5
0,88419413
3,87935567
49,5059432
52,00594
90
25
0,98243792
4,69371271
50,2179384
52,71793
Qu (m3/h)
Hm (m)
12
43,2
50,3
18
64,8
49,2
20
72
48,8
22
79,2
48,5
24
86,4
48,1
26
93,6
47,7