Practica 4 Mecanica de Fluidos

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE
MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES

CUAUTITLÁN CAMPO 4
Laboratorio de: Mecánica de Fluidos Grupo: 1703 A
Profesor: Víctor Martínez Tovar
Alumna: Martínez Alcántara Mariam
Nombre de la practica: “Vertederos”

No de practica: 4
Fecha de realización: 11-10-2021

Fecha de entrega: 18-10-2021
Semestre: 2022-1
OBJETIVO
Obtención del coeficiente de descarga de distintos tipos de vertederos a partir de
mediciones de flujo en un sistema abierto (canal); y la observación de su
comportamiento al variar sus parámetros de funcionamiento.
INTRODUCCIÓN
Cuando se desea medir el gasto dentro de un canal abierto se usan normalmente
vertederos, los cuales son un dique o una pared que intercepta corriente, causando
una elevación de nivel de aguas arriba. Y el gasto puede ser determinado al medir
dicha elevación con respecto a la cresta del vertedero. Las aplicaciones que tienen
pueden ser de control de nivel de un embalse (vertederos de presas) o bien para la
medición de caudales (vertederos de medida).
Clasificación:
a) Según la altura de la lámina aguas abajo:
• Vertederos de lámina libre.
• Vertederos sumergidos
b) Según la disposición en planta del vertedero en relación a la corriente:

• Normales
• Inclinados
• Quebrados
• Curvilíneos
c) Según el espesor de la pared:

• De pared delgada
• De pared gruesa
Los vertederos de pared delgada, con cresta en arista viva sirven para medir
caudales con gran precisión; mientras que los vertederos de pared gruesa desaguan
un caudal mayor. De aquí que la diferencia de aplicaciones: los de pared delgada
se emplean para medir caudales y los de pared gruesa para el control de desagüe
de una presa u otra estructura hidráulica.
El enfoque de la práctica se hará al uso de los de pared delgada, los cuales en la
parte superior que esta en contacto con la lámina de líquido, la cual suele ser una
chapa de unos 5 mm de espesor de un material distinto tal como latón o acero
inoxidable. Técnicamente hablando, esta chapa es el vertedero y puede tener
diferentes aberturas tales como rectangulares, trapezoidales, triangulares,
parabólicos, etc.
Los vertederos pueden no tener contracción lateral, en la cual el ancho de la
abertura es igual que el ancho del canal y con contracción lateral en la que es menor.
INVESTIGACIÓN
Un vertedero es una barrera formada especialmente, e instalada en un canal
abierto, sobre la que fluye el fluido a chorro libre en una corriente que sobrepasa la
barrera. La figura muestra una vista lateral del diseño típico de un vertedero. La
cresta debe ser aguda y suele estar hecha de lámina metálica delgada unida a una
sólida base. La superficie superior de la base se recorta en un ángulo pronunciado
por el lado aguas abajo para asegurar que el fluido se impulse como un chorro libre,
llamado napa, con buena aireación debajo de la napa.
En la figura se muestran cuatro formas comunes de vertedero para las que se han
desarrollado ecuaciones de clasificación para permitir el cálculo de la descarga Q
en función de las dimensiones del vertedero y de la carga del fluido por encima de
la cresta H. Para todos estos diseños, la carga H debe medirse aguas arriba de la
cara que da al vertedero, a una distancia mínima de 4Hmáx. La razón de este
requisito es que, cuando se aproxima a la cresta, la superficie superior de la
corriente desciende por causa de la aceleración que adquiere el fluido a medida que
se contrae para caer sobre la cresta, como se aprecia en la figura.
La medición de la carga se puede hacer con un medidor fijo, llamado medidor staff,
montado en el lado de la corriente para el cual la lectura cero está al nivel de la
cresta del vertedero. También se utilizan dispositivos tipo flotador, los cuales pueden
generar una señal que se transmite a un panel de control o se registra para mostrar
un informe continuo del flujo. Es posible usar dispositivos electrónicos que detectan
la superficie superior del fluido que fluye. Consulte los recursos de internet 2 y 6
para ver las unidades disponibles en el mercado.
Vertedero rectangular: también llamado vertedero suprimido, tiene una longitud

de cresta L que se extiende por toda la anchura del canal en el que está instalado.
El diseño estándar requiere que:
1. La altura de la cresta por encima del fondo del canal sea 𝐻𝐶 ≥ 3𝐻𝑚á𝑥
2. La altura mínima por encima de la cresta sea 𝐻𝑚í𝑛 > 0.2 𝑓𝑡
3. La altura máxima por encima de la cresta sea 𝐻𝑚á𝑥 < 𝐿⁄3
La ecuación de clasificación es:

3
𝑄 = 3.33 𝐿𝐻2
Donde L y H se dan en ft y Q está en ft3/s
Vertedero contraído: es un vertedero rectangular que tiene lados extendidos hacia

dentro desde los lados del canal por una distancia de al menos 2Hmáx. La corriente
del fluido debe entonces contraerse a medida que fluye alrededor de los lados del
vertedero, disminuyendo ligeramente la longitud efectiva del vertedero. El diseño
estándar requiere que:

3
𝑄 = 3.33(𝐿 − 0.2𝐻) 𝐻 2
Vertedero Cipolletti: se contrae también desde los lados de la corriente por una
distancia de al menos 2Hmáx y tiene lados que están inclinados hacia el exterior
como se muestra en la figura. Los mismos requisitos exigidos para el vertedero
rectangular contraído son aplicables al vertedero Cipolletti.

3
𝑄 = 3.367 𝐿𝐻 2
El ajuste de longitud incluido para el vertedero rectangular contraídono se aplica

aquí porque los lados inclinados terminan por compensar la longitud.
Vertedero triangular: se utiliza principalmente para caudales bajos porque el corte

en V produce una carga H más grande que la que puede obtenerse con un corte
rectangular. El ángulo del corte en V es un factor incluido en la ecuación de
descarga. Se consideran satisfactorios los ángulos ubicados entre 35° y 120º, pero
se utilizan con mayor frecuencia los de 60° y 90°. Los recursos de internet 9 y 13
muestran vertederos con corte en V disponibles comercialmente. La ecuación
teórica para un vertedero triangular es:
8 𝜃 5
𝑄= 𝐶 √2𝑔 tan ( ) 𝐻 ⁄2
15 2
Donde θ es el ángulo total incluido entre los lados del corte. Una reducción adicional
de esta ecuación da:
𝜃 5
𝑄 = 4.28 𝐶 tan ( ) 𝐻 ⁄2
2
El valos de C es dependiente de alguna manera de la carga H pero un valor nominal
es 0.58. Al usar este valor y los valores comunes de 60° y 90° para θ resulta:
- Vertedero con corte en V de 60°:

5
𝑄 = 1.43𝐻 ⁄2
- Vertedero con corte en V de 90°:

5
𝑄 = 2.48𝐻 ⁄2
CUESTIONARIO
1. ¿Cuál es el efecto que produce la reducción del ángulo del vértice en
vertedero triangular?
R= Como se sabe, el vertedero triangular se utiliza para para caudales bajos,
y el corte en V produce una carga H más grande, por lo tanto, suelen usarse
ángulos de 60° a 90°.
2. Mencione cinco formas de vertederos y su ecuación de flujo ideal a

través de ellos.
R=
• Rectangular: Q=3.33LH3/2
• Contraído: Q= 3.33 (L-0.2H)H3/2
• Cipolleti: Q=3.367LH3/2
𝜃
• Triangular: 𝑄 = 4.28𝐶 tan(2 ) 𝐻5/2
• Corte V 60°: 𝑄 = 1.43 𝐻5/2
3. ¿A que vertedero se le llama de pared C. Polletti?

R= Al vertedero trapezoidal
4. Haga un desarrollo teórico para un vertedero cualquiera, excepto

triangular y rectangular.
R= Vertedero contraído: es un vertedero rectangular que tiene lados extendidos
hacia dentro desde los lados del canal por una distancia de al menos 2Hmáx. La
corriente del fluido debe entonces contraerse a medida que fluye alrededor de los
lados del vertedero, disminuyendo ligeramente la longitud efectiva del vertedero. El
diseño estándar requiere que:

3
𝑄 = 3.33(𝐿 − 0.2𝐻) 𝐻 2
CONCLUSIÓN
Con la investigación realizada se pudo determinar como medir el caudal de
diferentes vertederos de pared delgada y también se pudo encontrar esquemas de
estos para tener las ideas más claras a la hora de trabajar con alguno. En teoría se
ve una práctica sencilla, solo se requiere medir los vertederos y tomar datos
precisos para así poder calcular el caudal de cada uno.
BIBLIOGRAFÍA
- Mecánica de fluidos, Mott, Robert.
- Mecánica de fluidos y maquinas hidráulicas

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Nombre de la practica: “Vertederos”

Fecha de realización: 11-10-2021

b) Según la disposición en planta del vertedero en relación a la corriente:

c) Según el espesor de la pared:

Vertedero rectangular: también llamado vertedero suprimido, tiene una longitud

La ecuación de clasificación es:

Donde L y H se dan en ft y Q está en ft3/s

Vertedero contraído: es un vertedero rectangular que tiene lados extendidos hacia

La ecuación de clasificación es:

Donde L y H se dan en ft y Q está en ft3/s

La ecuación de clasificación es:

El ajuste de longitud incluido para el vertedero rectangular contraídono se aplica

Vertedero triangular: se utiliza principalmente para caudales bajos porque el corte

- Vertedero con corte en V de 60°:

- Vertedero con corte en V de 90°:

2. Mencione cinco formas de vertederos y su ecuación de flujo ideal a

3. ¿A que vertedero se le llama de pared C. Polletti?

4. Haga un desarrollo teórico para un vertedero cualquiera, excepto

La ecuación de clasificación es:

Donde L y H se dan en ft y Q está en ft3/s

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