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 aproimaci!n, "o, la velocidad te!rica del flujo so#re la cresta, es$"% &'gy(a descarga elemental, a travs del diferencial de rea, es$ d)&"% d*& 'gy d*De la figura, d* & 'dy*dems, tan +2 , '- &/(h-y)&+h . y- tan + 2 , '-(uego,d* / ' +h . y - tan +2 , '- dy0ustituyendo este 1ltimo resultado, se tiene$d) / ' 'gy tan +2 , ' - +h . y - dyd) & ''g tan +2 , ' - + h . y - y%,' dy2l caudal total, te!rico, ser$)% & I d) & ''g =tan +2 , ' -= Iho +h . y- Cy%,' dy)% & ' 'gC tan +2 , ' - Ch Iho y%,' dy 3 Iho y4,' dy)% & ' 'gC tan +2 , '- C 'hC y4,'3 ' y5,' )% &''gCtan+2 , ' -C 'h5,' . ' h5,' )% & ''gCtan +2 , '- C 6h5,')% & 7'gC tan +2 , '- h5,' caudal tericoSe deben revisar las ecuaciones ya ue en el articulo de !ord no estan bien de"inidas# 2l caudal real se o#tiene multiplicando el caudal te!rico por el correspondiente coeficiente de descarga, Cd, as8$) & Cd C )%caudalreal 0i 2 & 9/:, tan +2 ,'- & %, y, seg1n ;homson, para /./5 m < h < /,'5m, Cd & /.594.*grupando todas las constantes en una sola, se tiene$ C & 7 Cd'g C tan +2 , '- C & 7/.594 C'9.7% C tan 65:&%.6$or%ula de T&o%son) +m= ,s-yh +m-.2perimentando con vertederos triangulares +2 & 9/:-, el Profesor >orace ?ing, en la @niversidad de Aichigan, o#tuvo$ $r%ula de 'in(> +m- y ) +m= , 0-,Ar. *.*. Barnes, de los eperimentos realizados por ;homson y Barr, propuso

> + m -, ) +m= , 0- y 2 & 9/:.2l profesor Caymond Boucher, de la 2scuela Politcnica de Aontreal, o#tuvo para 2 & 9/:, h +m- y ) +m= , 0-. 2cuaci!n sta que fue confirmada por Ar. ". A. Cone +%9%D-.Ar. Cone tam#in propuso las siguientes f!rmulas para otros valores de escotaduras triangulares$ Para2 & D/: , h +m- y) +m= , 0-,

Para 2 & 4/: , h +m- y ) +m= , 0-.

Eourley y Crimp, para ngulos 2 de 65:, D/: y 9/:, propusieron la siguiente f!rmula$

) +m= , 0- y h +m-Ftras ecuaciones de #astante precisi!n, para el coeficiente Cd en vertederos triangulares, son las de Barr, de >gly y de >eyndricG, que se epresan a continuaci!n$E)UA)I*N DE +ARR ,-./.0

Cangos de validez$2&9/: H /./5 < h < /.'5 mHp I 4h H B I 7hE)UA)I*N DE 12GL3 ,-.4-0

"lida para 2 & 9/: y /.% < h < /.5 my profundidades J pequeas2s de las formulas ms precisas para vertedores con ngulo en el vrtice & 9/.E)UA)I*N DE 1E3NDRI)'#"lida para & D/: y cargas normales#

"ale para & D/ y cargas normales. 2s #astante precisa.2n vertederos triangulares, seg1n K. L. Dom8nguez, tienen poca influencia la elevaci!n de la cresta y el ancho del canal de aducci!n so#re el coeficiente de descarga, Cd, de#ido a la relativa pequeez de la escotadura, adems de que la altura de la cresta hace poco sensi#le la influencia de la velocidad de aproimaci!n, "o.0eg1n K. L. Dom8nguez, para 2 & 9/:, el caudal no var8a con la altura de la cresta, aunque el fondo est muy cerca del vrtice del tringulo, y el ancho del canal empieza a influir solamente para B < Dh.2n vertederos de 65: esta influencia s!lo es adverti#le cuando B aciendoA=B, se tiene$ 2cuaci!n B*hora se calcula Cd para cada caudal as8$2L2AP(F$ParaR as8 con las dems alturas.2l clculo de los siguientes coeficientes de descarga se hace a partir de las ecuaciones eperimentales propuestas en la literatura, de las cuales se escogen los ms aplica#les.KWCA@(* D2 >2E(R +%9'%- 2cuaci!n CDonde$2sta es de las f!rmulas ms precisas para vertedores con ngulo en l vrtice; & 9/X.2L2AP(F$Para h & /./66 mB & %.''7 mJ & /.95 mKWCA@(* D2 B*CC +%9/9- 2cuaci!n D(8mites de aplicaci!n$ 2sta f!rmula es vlida para; & 9/X2L2AP(F$ParaKWCA@(* D2 ?FC> +%9'4- 3 R*CS*(( +%9'D- 2cuaci!n 2(8mites de aplicaci!n$ 2sta f!rmula es vlida para; & 9/Xcon cargasmuy grandes2(2AP(F$Para2l mtodo ms preciso para hallar el coeficiente de descarga Cd, es por medio de la utilizaci!n de la ecuaci!n$ 2cuaci!n *donde$$ es aquel caudal hallado por medio de la regresi!n anterior$ se calcula mediante la siguiente ecuaci!n # & ancho del vertederog & gravedad h & altura2l mtodo ms impreciso para hallar el coeficiente de descarga Cd, es por medio de la utilizaci!n de la ecuaci!n eperimental de?FC> +%9'4- 3 R*CS*(( +%9'D- de#ido a que esta es una constante. 2cuaci!n 22n las 2cuaciones *, B, C y D se o#servan que el coeficiente de descarga CDtiende a disminuir a medida que aumenta el caudal.2n general el error m8nimo encontrado en el anterior calculo +Cd-fuedel /O y el mimo fue del %9.6D744O.Clculo de la ecuaci!n del Coeficiente de descarga Cd. Por medio de una regresi!n.Cealizando la regresi!n se tiene$donde S & %' Cesolviendo el sistema de ' ecuaciones con ' inc!gnitas, se tiene$ Ceemplazando en la ecuaci!n, se tiene$ ,si$aplicando eponencial a am#os lados para despejar ) y suponiendose tiene$2cuaci!n '$RAN)3 SO$IA VARELA 82n el presente cap8tulo se analizan los mtodos para medir los caudales de escorrent9a en los canales, los arroyos y los r8os. 2n el Cap8tulo M se estudia la estimaci!n de la cantidad de escorrent9a total por mtodos emp8ricos o a partir de modelos.Atodos volumtricos(a forma ms sencilla de calcular los caudales pequeos es la medici!n directa del tiempo que se tarda en llenar un recipiente de volumen conocido. (a corriente se desv8a hacia un canal o caer8a que descarga en un recipiente adecuado y el tiempo que demora su llenado se mide por medio de un cron!metro. Para los caudales de ms de 6 l,s, es adecuado un recipiente de %/ litros de capacidad que se llenar en 'Y segundos. Para caudales mayores, un recipiente de '// litros puede servir para corrientes de hasta 5/ %,s. 2l tiempo que se tarda en llenarlo se medir con precisi!n, especialmente cuando sea de s!lo unos pocos segundos. (a variaci!n entre diversas mediciones efectuadas sucesivamente dar una indicaci!n de la precisi!n de los resultados.0i la corriente se puede desviar hacia una caer8a de manera que descargue sometida a presi!n, el caudal se puede calcular a partir de mediciones del chorro. 0i la caer8a se puede colocar de manera que la descarga se efect1e verticalmente hacia arri#a, la altura que alcanza el chorro por encima del etremo de la tu#er8a se puede medir y el caudal se calcula a partir de una f!rmula adecuada tal como se indica en la Kigura %9. 2s asimismo posi#le efectuar estimaciones del caudal a partir de mediciones de la trayectoria desde tu#er8as horizontales o en pendiente y desde tu#er8as parcialmente llenas, pero los resultados son en este caso menos confia#les +0cott y >ouston %959-.Atodo velocidad,superficie2ste mtodo depende de la medici!n de la velocidad media de la corriente y del rea de la secci!n transversal del canal, calculndose a partir de la f!rmula$F+m=,s- & *+m'-"+m,s-(a unidad mtrica es m=,s. Como m=,s es una unidad grande, las corrientes menores se miden en litros por segundo +%,s-.@na forma sencilla de calcular la velocidad consiste en medir el tiempo que tarda un o#jeto flotante en recorrer, corriente a#ajo, una distancia conocida. (a velocidad no es$IGURA -. : );lculo de la co%ente en ca?0a0 Na=a de a(ua ba@a ,altura de descar(a ba@a0) & 5,6MD%,'5 >%,45 +%-) en metros c1#icos por segundoH D y > en metros.0i > < /,6 D util8cese la ecuaci!n +%-0i > I %,6 D util8cese la ecuaci!n +'-0i /,6D < > < %,6D calc1lense am#as ecuaciones y t!mese la mediab0 )&orro) & 4,%5D%,99 >/,54 +'-$IGURA 4/ : Variacin de la velocidad en una corrienteFtro mtodo consiste en vertir en la corriente una cantidad de colorante muy intenso ymedir el tiempo en que recorre aguas a#ajo una distancia conocida. 2l colorante de#e aadirse rpidamente con un corte neto, para que se desplace aguas a#ajo como unanu#e colorante. 0e mide el tiempo que tarda el primer colorante y el 1ltimo en llegar alpunto de medici!n aguas a#ajo, y se utiliza la media de los dos tiempos para calcular la velocidad media.2n las corrientes tur#ulentas la nu#e colorante se dispersa rpidamente y no se puedeo#servar y medirH es posi#le usar otros indicadores, ya sean productos qu8micos o radiois!toposH se conoce como el mtodo de la diluci!n. @na soluci!n del indicador dedensidad conocida se aade a la corriente a un ritmo constante medido y se toman muestras en puntos situados aguas a#ajo. (a concentraci!n de la muestra tomada aguas a#ajo se puede comparar con la concentraci!n del indicador aadido y la diluci!n es una funci!n del caudal, la cual es posi#le calcular.@na determinaci!n ms eacta de la velocidad se puede o#tener utilizando un molinete. 2n la Kigura '% se ilustran los dos principales tipos de molinete. 2l de tipo detaza c!nica gira so#re un eje vertical y el de tipo hlice gira so#re un eje horizontal. 2nam#os casos la velocidad de rotaci!n es proporcional a la velocidad de la corrienteH secuenta el n1mero de revoluciones en un tiempo dado, ya sea con un contador digital ocomo golpes o8dos en los auriculares que lleva el operador. 2n las corrientes superficiales se montan pequeos molinetes so#re #arras que sostienen operarios que caminan por el agua +Kotograf8a '4-. Cuando hay que medir caudales de una avenida en grandes r8os, las lecturas se toman desde un puente o instalando un ca#lesuspendido por encima del nivel mimo de la avenidaH el molinete se #aja por medio de ca#les con pesas para retenerlo contra la corriente del r8o.$IGURA 4- : Dos ti=os de %olinetea0 ti=o taAa cnicab0 ti=o &Blice@n molinete mide la velocidad en un 1nico punto y para calcular la corriente total hacen falta varias mediciones. 2l procedimiento consiste en medir y en trazar so#re papel cuadriculado la secci!n transversal de la corriente e imaginar que se divide en franjas de igual ancho como se muestra en la Kigura ''. (a velocidad media correspondiente a cada franja se calcula a partir de la media de la velocidad medida a /,' y /,7 de la profundidad en esa franja. 2sta velocidad multiplicada por la superficie de la franja da el caudal de la franja y el caudal total es la suma de las franjas. 2l Cuadro ' muestra c!mo se efectuarn los clculos con respecto a los datos indicados en la Kigura ''. 2n la prctica, se utilizar8an ms franjas que el n1mero indicado en la Kigura '' y en el Cuadro '. Para aguas poco profundas se efect1a una 1nica lectura a/,D de la profundidad en lugar de la media de las lecturas a /,' y /,7.$OTOGRA$CA 4D :6edicin del caudal con un %olinete en +ots!ana , FAO, Fotode la biblioteca 0* veces la informaci!n necesaria con respecto a las corrientes es el caudal mimo y se puede efectuar una estimaci!n aproimada utilizando el mtodo velocidad,superficie. (a profundidad mima del caudal en una corriente se puede a veces deducir de la altura de los residuos atrapados en la vegetaci!n de los mrgeneso de seales ms elevadas de socavaci!n o de dep!sitos de sedimentos en la orilla. ;am#in es posi#le instalar alg1n dispositivo para dejar un registro del nivel mimo. Para evitar lecturas falsas de#idas a la tur#ulencia de la corriente, se utilizan pozas deamortiguaci!n, normalmente una tu#er8a con agujeros del lado aguas a#ajo. (a profundidad mima del agua se puede registrar so#re una varilla pintada con una pintura solu#le en agua, o a partir de las trazas dejadas en el nivel superior de alg1n o#jeto flotante so#re la superficie del agua en la varilla. 2ntre otros materiales utilizados ca#e mencionar corcho molido, polvo de tiza o car#!n molido. @na vez que se conoce la profundidad mima de la corriente, se puede medir el rea de la secci!n transversal correspondiente del canal y calcular la velocidad por alguno de losmtodos descritos, teniendo presente que la velocidad en un caudal elevado suele sersuperior a la de un caudal normal.$IGURA 44 : );lculo del caudal de una co%ente a =artir de las %edicionese"ectuadas con un %olinete# Los c;lculos corres=ondientes a este e@e%=lo"i(uran en el )uadro 4C@*DCF ' 3 );lculo del caudal a =artir de las lecturas en el %olinete- 4 D E F ? > GSeccin Velocidad del caudal,%Hs07ro"undidad,%0Anc&o,%0Irea,%40FJ?)audal,%KHs0EJ>/L4D /LGD 6edia% 3 3 /,5 %,4 ',/ ',D %,4/' /,7 /,D /,M %,M %,/ %,M %,%94 /,9 /,D /,M5 ',/ %,/ ',/ %,5/6 %,% /,M /,9 ',' %,/ ',' %,975 %,/ /,D /,7 %,7 %,/ %,7 %,66D /,9 /,D /,M5 %,6 %,/ %,6 %,/5M 3 3 /,55 /,M ',/ %,6 /,MM;F;*( 9,'4D es la profundidad de la corriente en el punto medio de cada secci!n.Clasificaci!n de una estaci!n de aforo0i se efect1an mediciones del caudal por el mtodo del molinete cuando el r8o fluye a profundidades diferentes, esas mediciones se pueden utilizar para trazar un grfico del caudal en comparaci!n con la profundidad de la corriente tal como se muestra en la Kigura '4. (a profundidad del flujo de una corriente o de un r8o se denomina nivel de a(uaL y cuando se ha o#tenido una curva del caudal con relaci!n al nivel de agua, la estaci!n de aforo se descri#e como calibrada# (as estimaciones posteriores del caudal se pueden o#tener midiendo el nivel en un punto de medici!n permanente y efectuando lecturas del caudal a partir de la curva de cali#rado. 0i la secci!n transversal de la corriente se modifica a causa de la erosi!n o de la acumulaci!n de dep!sitos, se tendr que trazar una nueva curva de cali#rado. Para trazar la curva, es necesario tomar mediciones a muchos niveles diferentes del caudal, con inclusi!n de caudales poco frecuentes que producen inundaciones. 2s evidente que esto puede requerir mucho tiempo, particularmente si el acceso al lugar es dif8cil, por lo que es preferi#le utilizar alg1n tipo de vertedero o aforador que no necesite ser cali#rado individualmente, como se analiza ms adelante.$IGURA 4D : E@e%=lo de la curva de calibrado de una corriente o r9o$IGURA 4E : )anales con un ;rea idBntica de seccin transversal =ueden tenerradios &idr;ulicos di"erentesKormulas emp8ricas para calcular la velocidad(a velocidad del agua que se desliza en una corriente o en un canal a#ierto est determinada por varios factores. El gradiente o la pendiente. 0i todos los dems factores son iguales, la velocidad de la corriente aumenta cuando la pendiente es ms pronunciada. La rugosidad. 2l contacto entre el agua y los mrgenes de la corriente causa una resistencia +fricci!n- que depende de la suavidad o rugosidad del canal. 2n las corrientes naturales la cantidad de vegetaci!n influye en la rugosidad al igual que cualquier irregularidad que cause tur#ulencias. Forma. (os canales pueden tener idnticas reas de secci!n transversal, pendientesy rugosidad, pero puede ha#er diferencias de velocidad de la corriente en funci!n de su forma. (a raz!n es que el agua que est cerca de los lados y del fondo de una corriente se desliza ms lentamente a causa de la fricci!nH un canal con una menor superficie de contacto con el agua tendr menor resistencia fricci!n y, por lo tanto, unamayor velocidad. 2l parmetro utilizado para medir el efecto de la forma del canal se denomina radio &idr;ulico del canal. 0e define como la superficie de la secci!n transversal dividida por el per8metro mojado, o sea la longitud del lecho y los lados delcanal que estn en contacto con el agua. 2l radio hidrulico tiene, por consiguiente, una cierta longitud y se puede representar por las letras A o C. * veces se denomina tam#in radio medio hidrulico o profundidad media hidrulica. (a Kigura '6 muestra c!mo los canales pueden tener la misma superficie de secci!n transversal pero un radio hidrulico diferente. 0i todos los dems factores son constantes, cuanto menor es el valor de C menor ser la velocidad.;odas estas varia#les que influyen en la velocidad de la corriente se han reunido en una ecuaci!n emp8rica conocida como la "r%ula de 6annin(L tal como sigue$donde$" es la velocidad media de la corriente en metros por segundoC es el radio hidrulico en metros +la letra A se utiliza tam#in para designar al radio hidrulico, con el significado de profundidad hidrulica media-0 es la pendiente media del canal en metros por metro +tam#in se utiliza la letra i para designar a la pendiente-n es un coeficiente, conocido como n de 6annin( o coe"iciente de ru(osidad de 6annin(# 2n el Cuadro 4 figuran algunos valores correspondientes al flujo de canales.2n sentido estricto, el gradiente de la superficie del agua de#er8a utilizarse en la f!rmula de AanningH es posi#le que no sea el mismo gradiente del lecho de la corriente cuando el agua est su#iendo o #ajando. 0in em#argo, no es fcil medir el nivel de la superficie con precisi!n por lo que se suele calcular una media del gradiente del canal a partir de la diferencia de elevaci!n entre varios conjuntos de puntos situados a %// metros de distancia entre ellos. 0e dispone de nomogramas para facilitar la soluci!n de la f!rmula de Aanning, como indica el ejemplo de la Kigura'5.Ftra f!rmula emp8rica sencilla para calcular la velocidad de la corriente es la "r%ula de Aan@as colectoras de ElliotL que es la siguiente$donde" es la velocidad media de la corriente en metros por segundom es el radio hidrulico en metrosh es la pendiente del canal en metros por Gil!metro2sta f!rmula parte del supuesto de un valor de n de Aanning de /,/' y, por consiguiente, s!lo es adecuada para caudales naturales de corriente li#re con escasa rugosidad.C@*DCF 4 3 Valores del coe"iciente n de ru(osidad de 6annin(a0 )anales sin ve(etacin0ecci!n transversal uniforme, alineaci!n regular sin guijarros ni vegetaci!n, en suelos sedimentarios finos/,/%D0ecci!n transversal uniforme, alineaci!n regular, sin guijarros ni vegetaci!n, con suelos de arcilla duros u horizontes endurecidos/,/%70ecci!n transversal uniforme, alineaci!n regular, con pocos guijarros, escasa vegetaci!n,en tierra franca arcillosa/,/'/Pequeas variaciones en la secci!n transversal, alineaci!n #astante regular, pocas piedras, hier#a fina en las orillas, en suelos arenosos y arcillosos, y tam#in en canales recin limpiados y rastrillados/,/''5*lineaci!n irregular, con ondulaciones en el fondo, en suelo de grava o esquistos arcillosos, con orillas irregulares o vegetaci!n/,/'50ecci!n transversal y alineaci!n irregulares, rocas dispersas y grava suelta en el fondo, ocon considera#le vegetaci!n en los mrgenes inclinados, o en un material de grava de hasta %5/ mm de dimetro/,/4/Canales irregulares erosionados, o canales a#iertos en la roca /,/4/,b0 )anales con ve(etacinEram8neas cortas +5/3%5/ mm- /,/4/3/,/D/Eram8neas medias +%5/3'5/ mm- /,/4/3/,/75Eram8neas largas +'5/3D// mm- /,/6/3/,%5/,c0 )anales de corriente natural(impios y rectos /,/'53/,/4/0inuosos, con em#alses y #ajos /,/443/,/6/Con muchas hier#as altas, sinuosos /,/M53/,%5/$IGURA 4F : No%o(ra%a =ara resolver la "r%ula de 6annin(# Si se conocentres variablesL es =osible encontrar la cuartaEjemplo: Dado C & /,4 m, n& /,/4, pendiente & 'O o /,/' m por m, encontrar la velocidad ".Solucin: Znase C & /,4 y n & /,/4 y proyctese la l8nea de referencia. Znase el puntosituado en la l8nea de referencia con la pendiente & /,/'. (a intersecci!n de la escala de velocidad da " &',/ m,s."ertederos de aforo"ertederos de pared aguda"ertederos de pared ancha(a medici!n del caudal de las corrientes naturales nunca puede ser eacta de#ido a que el canal suele ser irregular y por lo tanto es irregular la relaci!n entre nivel y caudal. (os canales de corrientes naturales estn tam#in sometidos a cam#ios de#idos a erosi!n o dep!sitos. 0e pueden o#tener clculos ms confia#les cuando el caudal pasa a travs de una secci!n donde esos pro#lemas se han limitado. Para ello se podr8a simplemente alisar el fondo y los lados del canal, o recu#rirlos con mamposter8a u hormig!n o instalar una estructura construida con ese fin. 2iste una amplia variedad de esos dispositivos, la mayor8a id!neos para una aplicaci!n particular. * continuaci!n se descri#e una selecci!n de los dispositivos que son fcilesde instalar y de hacer funcionar con referencia a manuales adecuados para estructuras ms caras o complicadas.2n general las estructuras a travs de la corriente que cam#ian el nivel de aguas arri#a se denominan vertederos y las estructuras de tipo canal se denominan aforadores, aunque esta distinci!n no siempre se cumple. @na distinci!n ms importante es entre dispositivos estndar y no estndar. @n vertedero o aforador estndar es el que se construye e instala siguiendo especificaciones uniformes y cuando el caudal puede o#tenerse directamente de la profundidad de la corriente mediante el empleo de diagramas o ta#las de aforo, es decir, cuando el aforador ha sido previamente cali#rado. @n vertedero o aforador no estndar es el que necesita ser cali#rado individualmente despus de la instalaci!n mediante el empleo del mtodo velocidad,superficie como cuando se esta#lece el aforo de una corriente. 2iste un conjunto tan amplio de dispositivos estndar que es preferi#le 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.(a mayor parte de los vertederos estn conce#idos para una descarga li#re so#re la secci!n cr8tica 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 situaci!n denominada sumergida o ahogada, en el que el nivel de aguas a#ajo interfiere con la corriente so#re el vertedero. *lgunos tipos de vertederos se pueden corregir mediante la sumersi!n parcial, pero esto constituye una complicaci!n poco conveniente que requiere medidas adicionales y ms clculos, por lo que se la de#e evitar siempre quesea posi#le +Kigura 'D-. Ftra variaci!n que tam#in es preferi#le evitar, es la del vertedero sin contracci!n, que es un vertedero instalado en un canal del mismo anchoque la secci!n cr8tica +Kigura 'M-.Vertederos de =ared a(uda(os dos tipos ms comunes son el vertedero triangular +con escotadura en "- y el vertedero rectangular como se muestra en la Kigura '7. De#e ha#er una poza de amortiguaci!n o un canal de acceso aguas arri#a para calmar cualquier tur#ulencia y lograr que el agua se acerque al vertedero lenta y suavemente. Para tener medicionesprecisas el ancho del canal de acceso de#e equivaler a ocho veces al ancho del vertedero y de#e etenderse aguas arri#a %5 veces la profundidad de la corriente so#re el vertedero. 2l vertedero de#e tener el etremo agudo del lado aguas arri#a para que la corriente fluya li#remente tal como se muestra en la Kigura '9. * esto se denomina contraccin "inalL necesaria para aplicar la cali#raci!n normalizada.Para determinar la profundidad de la corriente a travs del vertedero, se instala un medidor en la poza de amortiguaci!n en un lugar en el que se pueda leer fcilmente. 2l cero del medidor fija el nivel en el punto ms #ajo de la escotadura. 2l medidor de#e instalarse #astante detrs de la escotadura para que no se vea afectado por la curva de descenso del agua a medida que el agua se acerca a la misma.$IGURA 4? : )orriente libre y corriente su%er(ida sobre un vertedero de =areda(uda)ORRIENTE LI+RE)ORRIENTE SU6ERGIDA$IGURA 4> : )orriente libre con contraccin "inal y corriente controlada concontraccin en el vertedero en un canal$IGURA 4G : 6edicin del caudal con vertederos de =ared a(uda,a0 vertedero con escotadura en V de ./M,b0 vertedero con escotadura rectan(ular$IGURA 4. : Los vertederos con =ared a(uda deben tener el eJtre%o a(udoa(uas arriba(os vertederos con escotadura en " son porttiles y sencillos de instalar de manera temporal o permanente. (a forma en " significa que son ms sensi#les a un caudal reducido, pero su ancho aumenta para ajustarse a caudales mayores. 2l ngulo de la escotadura es casi siempre de 9/X, pero se dispone de diagramas de cali#raci!n para otros ngulos, D/X, 4/X y %5X, cuando es necesario aumentar la sensi#ilidad. 2n el Cuadro 6 Kiguran los valores del caudal a travs de pequeos vertederos con escotadura en " de 9/X.Para caudales mayores el vertedero rectangular es ms adecuado porque el ancho sepuede elegir para que pase el caudal previsto a una profundidad adecuada. 2n el Cuadro 5 se indican los caudales por metro de longitud de la cresta, por lo que se puede aplicar a los vertederos rectangulares de cualquier tamao.Otros vertederos con =ared del(ada2n algunos vertederos se com#inan las caracter8sticas de la escotadura en " y de la escotadura rectangular. 2l vertedero Cipolletti tiene una cresta horizontal como una escotadura rectangular y lados en pendiente, sin em#argo, para instalaciones sencillas, esto no aporta ninguna ventaja con respecto a la escotadura rectangular +Kigura 4/-.2l vertedero compuesto se utiliza a veces cuando hace falta una medici!n sensi#le decaudales reducidos a travs de la escotadura en " y se necesitan tam#in medicionesde caudales grandes a travs de la escotadura rectangular. 2l diseo y la cali#raci!n ms complicadas implican que este tipo de vertedero se limite a estudios hidrol!gicos complejos +Kigura 4%-.Vertederos de =ared anc&a2n las corrientes o r8os con gradientes suaves, puede resultar dif8cil instalar vertederos con pared aguda que requieren un re#ose li#re de aguas a#ajo. (a otra posi#ilidad est constituida por los vertederos que pueden funcionar parcialmente sumergidos. 0irva de ejemplo el vertedero triangular del Departamento de *gricultura de los 2stados @nidos representado en las Kotograf8as '6 y '5. 0e trata de un vertedero casi normalizado en el sentido de que se dispone de ta#las de aforo +@0D* %9M9-, pero el aforo est influido por la velocidad de llegada y la cali#raci!n de#e verificarse por medio de mediciones efectuadas con un molinete. Ftro ejemplo, que podr8a igualmente denominarse aforador o vertedero, se indica en la Kotograf8a 'D y requiere igualmente la cali#raci!n con un molinete.C@*DCF 6 3 )audales =or enci%a de un vertedero de escotadura en V de ./M ,deUSDI -.>F0)ar(a,%%0)audal,lHs06/ /,66%5/ /,M4%D/ %,'%M/ %,M97/ ',699/ 4,46%// 6,4D%%/ 5,56%'/ D,9%%4/ 7,6%%6/ %/,'%5/ %',/%D/ %6,%%M/ %D,6%7/ %7,9%9/ '%,M'// '6,M'%/ 'M,9''/ 4%,4'4/ 45,%'6/ 47,9'5/ 64,%'D/ 6M,D'M/ 5',4'7/ 5M,4'9/ D',54// D7,/45/ %//,/C@*DCF 5 3 )audales =or enci%a de un vertedero rectan(ular con contracciones "inales ,de USDI -.>F0)ar(a,%%0)audal ,lHs0 =or %etro de lon(itud de cresta4/ 9,56/ %6,D5/ '/,6D/ 'D,MM/ 44,D7/ 6/,99/ 67,9%// 5M,/%%/ D5,D%'/ M6,M%4/ 76,/%6/ 94,M%5/ %/4,7%D/ %%6,/%M/ %'6,5%7/ %4D,/%9/ %6D,/'// %57,5'%/ %D9,5''/ %7%,5'4/ %94,5'6/ '/5,5'5/ '%7,5'D/ '4%,/'M/ '66,/'7/ '5M,5'9/ 'M%,/4// '76,/4%/ '97,/'/ 4%%,544/ 4'D,/46/ 46/,/45/ 456,/4D/ 4D7,54M/ 474,547/ 497,/$IGURA D/ : Un vertedero )i=olletti$IGURA D- : Un vertedero co%=uesto$OTOGRA$CA 4E :Vertedero en V con =ared anc&a con solera a(uas aba@oL en elUTAL Ni(eria$OTOGRA$CA 4F :Entrada al vertedero y caballete =ara e"ectuar las %ediciones con el %olinete y obtener %uestras de sedi%entos$OTOGRA$CA 4? :Vertedero no:standard en una corriente con un arrastre de "ondo %uy =esado en 5ava*foradores2l canal de aforo Parshall*foradores en >*forador del [ashington 0tate College +[0C-@tilizaci!n de estructuras eistentes2n los 2stados @nidos se han desarrollado varios modelos de aforadores para ser utilizados en situaciones especiales y se emplean etensamente a pesar de lo inadecuado de las unidades de medida. 2l diseo, la construcci!n y las cali#raciones de la#oratorio se efectuaron en unidades de pies por segundo +pps- y, hasta que alg1n la#oratorio emprenda la tarea de transformar a unidades mtricas, el mtodo prctico consiste en construir los aforadores seg1n las especificaciones originales en pies y utilizar las conversiones mtricas de los 8ndices de los caudales calculadas por un consorcio de la#oratorios hidrulicos de los Pa8ses Bajos +Bos %9MD-.(a raz!n de este enfoque es el diseo complicado de las diferentes dimensiones de los aforadores, que se normalizaron despus de aos de prue#as y errores y que luego se cali#raron. (as diferentes dimensiones de los aforadores no son modelos a escala hidrulicos, de manera que no se puede asumir que una dimensi!n en un aforador de cuatro pies ser el do#le de las dimensiones correspondientes de un aforador de dos pies. *lgunas dimensiones o proporciones son constantes para algunas partes, pero otras var8an para cada medida. Como resultado de ello, cada una de las '' variaciones que se pueden encontrar en los canales de aforo Parshall, ycada uno de los aforadores en > de#e considerarse como un dispositivo diferente. ;endrn algunas caracter8sticas comunes, pero cada uno de ellos tiene sus propias especificaciones de fa#ricaci!n y sus propias ta#las de cali#raci!n.* pesar de esta complicaci!n, los aforadores se utilizan ampliamente de#ido a sus ventajas$ se construyen para satisfacer una necesidad particularH son dispositivos de medici!n \normalizados\, es decir, que se fa#rican e instalan de acuerdo con las especificaciones y no necesitan cali#raci!n, y la medici!n se puede tomar directamente de las ta#las pu#licadas. *l igual que los vertederos, es preferi#le que los aforadores funcionen con descarga li#reH algunos tipos pueden funcionar de manera satisfactoria en situaci!n en parte sumergida, es decir, cuando las aguas descansan en el aforador y crean cierta restricci!n de la corriente. 0i el efecto es previsi#le y cuantifica#le, el pro#lema no es grave, pero implica que se de#e medir la profundidad del caudal en dos puntos en el aforador, como se indica en la Kigura 4' y que se aplique un factor de correcci!n a las ta#las de aforo.El canal de a"oro 7ars&all(lamado as8 por el nom#re del ingeniero de regad8o estadounidense que lo conci#i!, se descri#e tcnicamente como un canal venturi o de onda estacionaria o de un aforador de profundidad cr8tica. 0us principales ventajas son que s!lo eiste una pequea prdida de carga a travs del aforador, que deja pasar fcilmente sedimentos o desechos, que no necesita condiciones especiales de acceso o una poza de amortiguaci!n y que tampoco necesita correcciones para una sumersi!n de hasta el M/O. 2n consecuencia, es adecuado para la medici!n del caudal en los canales de riego o en las corrientes naturales con una pendiente suave.2l principio #sico se ilustra en la Kigura 4'. 2l aforador est constituido por una secci!n de convergencia con un piso nivelado, una garganta con un piso en pendientehacia aguas a#ajo y una secci!n de divergencia con un piso en pendiente hacia aguasarri#a. Eracias a ello el caudal avanza a una velocidad cr8tica a travs de la garganta y con una onda estacionaria en la secci!n de divergencia.Con un flujo li#re el nivel del agua en la salida no es lo #astante elevado como para afectar el caudal a travs de la garganta y, en consecuencia, el caudal es proporcionalal nivel medido en el punto especificado en la secci!n de convergencia +Kotograf8a 'M y Kigura 4'-. (a relaci!n del nivel del agua aguas a#ajo +># en la Kigura 4'- con el nivel aguas arri#a >a se conoce como el grado de sumersi!nH una ventaja del canal de aforo Parshall es que no requiere correcci!n alguna hasta un M/O de sumersi!n. 0i es pro#a#le que se produzca un grado de sumersi!n mayor, >a y ># de#en registrarse, como se indica en la Kotograf8a '7.(a dimensi!n de los aforadores con un ancho de garganta de uno a ocho pies se indica en el Cuadro D y en la Kigura 44. (os caudales de un aforador de un pie se muestran en el Cuadro M. (os manuales citados en la secci!n Otras obras de consulta dan dimensiones y Cuadros de aforo para aforadores menores o mayores y factores de correcci!n para una sumersi!n superior al M/O.Para fa#ricar los canales de aforo Parshall se han utilizado muy diversos materiales. 0e pueden prefa#ricar a partir de lminas de metal o madera o se pueden construir so#re el terreno con ladrillo y argamasa utilizando un armaz!n de metal prefa#ricado para garantizar mediciones eactas +Kotograf8a '9-. 0i hacen falta varios aforadores, se pueden moldear en hormig!n empleando ta#leros reutiliza#les. 0e pueden tomar medidas eventuales de la profundidad del caudal a partir de un puesto de aforo esta#lecido en el muro del canal o, si se requieren registros constantes, es posi#le instalar en una poza de amortiguaci!n colocada en una situaci!n espec8fica un registrador de flotante.$IGURA D4 : )anal de a"oro 7ars&all ,dibu@ado a =artir de Scott y 1ouston -.F.0$OTOGRA$CA 4> :)anal de a"oro 7ars&all con un caudal libre y un re(istrador de nivelC@*DCF D 3 Di%ensiones de al(unos canales de a"oro 7ars&all ,de USDA:S)S -.?F0Anc&o de la Gar(anta NON,=ies0A,=iesL =ul(adas0+ ) D% 43/ 636 M,7 '3/ '39 %,6%Y 43' 63M M,7 '3D 436 4,7' 436 63%/ M,7 43/ 43%% Y4 437 536 4,6 63/ 53% M,76 63/ 53%/ 5,7 53/ D36 % ,65 636 D36 Y D3/ M3D 5,7D 637 D3%/ 4,7 M3/ 739M 53/ M36 Y 73/ 93%% 4,77 536 M3%/ %,7 93/ %%3% 4,6Dimensiones tal como se indican en la Kigura 44.Dimensi!n * = ',4 +[,' P 6-Para estos l8mites de ancho de garganta las dimensiones siguientes son constantes$2 & 43/, K & '3/, g & 43/, ? & 4 pulgadas, S & 9 pulgadas, U & ' pulgadas, R = 4 pulgadas$IGURA DD : Di%ensiones de un canal de a"oro 7ars&all ,de USDA:S)S -.?F0$OTOGRA$CA 4G: )anal de a"oro 7ars&all con salida en =arte su%er(ida y dos re(istradores de nivel$OTOGRA$CA 4.)onstruccin de un canal de a"oro 7ars&all en el ca%=o e%=leando un ar%aAn %et;lico reutiliAableC@*DCF M 3 )audales en un canal de a"oro 7ars&all de un anc&o de (ar(anta deD/ELG %% ,-4 =ul(adas0)ar(a,%%0,1a en la $i(ura D40)audal,lHs04/ 4,46/ 5.'5/ M,4D/ 9,DM/ %',%7/ %6,99/ %M,7%// '/,9%%/ '6,%%'/ 'M,5%4/ 4%,%%6/ 46,7%5/ 47,D%D/ 6',D%M/ 6D,M%7/ 5%,/%9/ 55,6'// 59,7''5 M%,D'5/ 76,/'M5 9M,%4// %%/,74'5 %'5,'45/ %6/,%A"oradores en 12l 0ervicio de Conservaci!n de 0uelos del Departamento de *gricultura de los 2stados @nidos dise! un grupo de aforadores especiales denominados aforadores >para medir los caudales con eactitud y continuidad a partir de parcelas de escorrent8a o de pequeas cuencas eperimentales. (os requisitos del diseo eran que el aforador de#er8a medir caudales escasos con eactitud, pero tener tam#in una #uena capacidad para caudales elevados, y que no necesitara una poza de amortiguaci!n. Ftro requisito consist8a en que pudiera dar paso a una escorrent8a quecontuviera una fuerte carga de sedimentos. (a soluci!n prctica que se encontr! en los 2stados @nidos como para la construcci!n de canales de aforo Parshall fue dar lasespecificaciones originales en pies y utilizar las conversiones mtricas para el caudal +Bos %9MD-.2isten tres tipos de aforadores en >. 2l ms pequeo +>0- puede registrar caudales de hasta '' l,s, el tipo normal +>- puede medir caudales de hasta ',4D m=,s y el mayor+>(- caudales de hasta 4,4' m=,s. Cada tipo se puede construir en diversas dimensiones que se determinan por la profundidad mima del caudal +D-H las dimensiones de fa#ricaci!n se dan como proporciones de D, pero las proporciones de los lados del aforador, son diferentes para cada uno de los tres tipos >0, > y >(.2l tipo >0 se puede construir en cuatro dimensiones, de /,6 a %,/ pie, el tipo > en ocho dimensiones de /,5 a 6,5 pies y el tipo >( en dos dimensiones, de 4,5 y 6,/ pies.2isten, por tanto, %6 posi#les especificaciones de fa#ricaci!n y %6 ta#las de cali#raci!n diferentes. * t8tulo de ejemplo, en la Kigura 46 se dan las dimensiones del tipo > y en el Cuadro 7 la cali#raci!n del tipo > de la dimensi!n de %,5 pies +/,65M m-.$IGURA DE : 7ro=orciones del a"orador en 1 ,de USDA:ARS -.>.0C@*DCF 7 3 Descar(a de caudal libre a travBs de un a"orador en 1 de -LF =ies en lHs to%ado de +os ,-.>?0&a,%%0/ 4 E ? G'/ /,'M /,4' /,4M /,6' /,676/ /,9% %,// %,/9 %,%7 %,'7D/ %,M5 ',/7 ','% ',45 ',697/ 4,64 4,D/ 4,M7 4,9D 6,%5%// 5,47 5,D/ 5,74 D,/D D,'9%5/ %',5 %',9 %4,' %4,D %6,/'// '4,4 '4,7 '6,4 '6,9 '5,6'5/ 47,' 47,9 49,D 6/,4 6%,/4// 5M,M 57,D 59,5 D/,6 D%,445/ 7',4 74,6 76,5 75,D 7D,M6// %%' %%6 %%5 %%D %%765/ %67 %5/(os aforadores en > pueden funcionar parcialmente sumergidos y la correcci!n se indica en la Kigura 45. (a sumersi!n aguas a#ajo produce un efecto de remanso del agua en el aforador y un aumento de la profundidad del caudal. (a curva de correcci!n muestra en cunto se de#e reducir la profundidad medida en el aforador para o#tener la profundidad equivalente de un caudal li#re con el fin de utilizar las ta#las de cali#raci!n.(os aforadores en > se suelen prefa#ricar con lminas de metal y pueden utilizarse enforma provisional empleando sacos de arena para formar un canal de acceso o tam#in como instalaciones permanentes, utilizando hormig!n o maniposter8a como se ilustra en la Kotograf8a 4/. *l igual que con el canal de aforo Parshall, se pueden efectuar mediciones en un punto de la profundidad del caudal a partir de una plancha de medici!n situada en el muro del canal, o en un registro constante a partir de un registrador de un flotador. 2n todos los aforadores eiste una curva del cono de depresi!n, es decir, el nivel de superficie desciende cuando el agua se acelera en el punto de descargaH es esencial, por consiguiente, que la medida de la profundidad delcaudal se efect1e eactamente a la distancia especificada aguas arri#a desde la secci!n de control.(os aforadores en > tienen otras dos ventajas. 2l agua fluye a travs de la escotadurarpidamente de manera que no se produce dep!sito de sedimentos en el aforador. Por otro lado, el diseo de salida con una escotadura con pendiente del fondo hacia aguas arri#a no queda o#struida por residuos flotantes. 0i en la escotadura se retiene alg1n residuo, el agua se remansa hasta que la o#strucci!n es arrastrada por la corriente por encima de la escotadura.A"orador del Oas&in(ton State )olle(e ,OS)02ste es otro aforador de profundidad cr8tica de un diseo similar al Parshall, que resulta particularmente 1til como aforador porttil para mediciones eventuales de pequeos caudales en corrientes o canales sin revestir +Cham#erlain %95'-. 0e puedeprefa#ricar en fi#ra de vidrio +Kotograf8a 4%- o en lminas finas de metal e instalarse en unos pocos minutos. (as dimensiones se dan en la Kigura 4D y el cali#rado en el Cuadro 9.2isten muchas versiones de mayor tamao y variaciones del principio del aforador de[ashington. Por lo com1n se suelen construir in situ en lugar de prefa#ricarse y son particularmente 1tiles para corrientes rpidas de montaa +Eoodell %95/- o en condiciones semitropicales en las que pueden ocurrir inundaciones repentinas con mucha carga +EJinn %9D6-. @na dimensi!n intermedia de un aforador de tipo [ashington, diseado para ser utilizado en Suevo Aico, puede medir caudales de hasta D m=,s con un fuerte arrastre de fondo +*ldon y BroJn %9D5-. So eisten aforadores estandarizados y se tienen que cali#rar utilizando el mtodo velocidad,superficie eaminado en la secci!n Mtodo !elocidad"super#icie.UtiliAacin de estructuras eJistentes(as estructuras eistentes se pueden a veces utilizar como secciones de control para dar una estimaci!n de los caudales mimos a travs de las alcantarillas de las carreteras o de las aperturas de los puentes. Para alcantarillas rectangulares, se puede calcular un valor aproimado a partir de la f!rmula general del caudal que atraviesa un vertedero rectangular$$IGURA DF :E"ecto de la su%ersin en la calibracin de un a"orador en 1 ,de USDA:ARS -.>.0$OTOGRA$CA D/: Un a"orador en 1 en 8i%bab!e$OTOGRA$CA D-: Un a"orador del Oas&in(ton State )olle(e =ara %edir caudales =eue/ G/ ./Caudal +l,s- /,%/ /,'/ /,44 /,5/ /,M5 %,/M %,64Caudal en litros por segundo para una profundidad de caudal medida a escala en mil8metrosdonde$) es el caudal en metros c1#icos por segundo[ es el ancho de la apertura en metros> es la profundidad del caudal en metrosc es un coeficiente de descarga que depende de la geometr8a de la alcantarillaH a un valor t8pico es /,DH se pueden o#tener cifras ms precisas de Cuadros como en @0D*3*C0 +%9M9-0e pueden calcular caudales mayores en aperturas rectangulares de puentes utilizando el mtodo citado o a partir de las lecturas de la velocidad y del mtodo velocidad,superficie efectuadas con un molinete. Para caudales rpidos puede ser necesario sujetar un gran peso al molinete o montarlo so#re una varilla r8gida. 0i se pueden o#servar marcas altas del agua en la apertura del puente y tam#in a cierta distancia aguas arri#a en que el caudal no se ve afectado por la apertura del puente, el caudal mimo se puede calcular utilizando el procedimiento esta#lecido por el 0ervicio Eeol!gico de los 2stados @nidos +?indsvater, Carter y ;racey, %954-.$IGURA D? :El a"orador del Oas&in(ton State )olle(e# Di%ensiones en %il9%etros ,conversin %Btrica de los detalles eJtra9dos de USDA:S)SL -.?F0(imn8grafos*lgunas veces una sola medici!n de la profundidad mima del caudal #asta para calcular el caudal mimo, como se descri#i! en la secci!n relativa al mtodo!elocidad"super#icie. 0i hace falta un hidrograma, es decir, una grfica del caudal en funci!n del tiempo, es necesario un registro constante de los cam#ios del nivel del agua. Durante dcadas el mtodo com1n era un flotador cuyo ascenso y descenso en una poza de amortiguaci!n registra#a en un diagrama movido por un aparato de relojer8a. 2sos registradores eran flei#les en el sentido de que se pod8a utilizar un engranaje que permit8a a#arcar variaciones de nivel grandes o pequeas y la relaci!n tiempo3velocidad de los diagramas pod8a tam#in variar por medio del engranaje en el aparato de relojer8a. (a desventaja era la sensi#ilidad a errores accidentales y a un mal funcionamientoH para indicar, por ejemplo, algunos de ellos, la caer8a de la poza de amortiguaci!n se #loquea#a, los insectos anida#an en la caja del registrador, la humedad o la aridez provoca#an el des#orde o la sequedad de la tinta del registrador, el diagrama pod8a estirarse o contraerse, el reloj se para, el o#servador no puede llegar al lugar para cam#iar el diagrama, y muchos otros pro#lemas. (as inspecciones diarias no son siempre posi#les en lugares remotos o dedif8cil acceso. *dems de las dificultades de o#tener datos correctos, el anlisis y la computaci!n de los diagramas son la#oriosos.*fortunadamente la tecnolog8a moderna ha mejorado considera#lemente en lo que hace a la recopilaci!n y el procesamiento de datos. Por ejemplo, los detectores no flotantes del nivel se pueden #asar en la resistencia,capacidad elctrica o en la presi!n so#re un #ul#o hermticamente cerrado o en la descarga de #ur#ujas de aire o en transductores ac1sticos. (os ms com1nmente utilizados hoy son el transductor de presi!n en el que se capta elctricamente la desviaci!n de una mem#rana. 2stos detectores se pueden conectar con ordenadores, relojes automticos y almacenamiento de memoria para lograr cualquier tipo y frecuencia requeridos de registro y traspasar los datos almacenados a un ordenador para efectuar un anlisis rpido.@n vertedero es una placa cortada de forma regular a travs de la cual fluye el agua. 0on utilizados, intensiva y satisfactoriamente, en la medici!n del caudal de pequeos cursos de agua y conductos li#res, as8 como en el control del flujo en galer8as y canales, raz!n por la cual su estudio es de gran importancia.(os vertederos son diques o paredes que se oponen al flujo y que poseen una escotadura con una forma geomtrica regular por la cual pasa el flujo. 2n general hay dos tipos de vertederos, los de pared delgada y gruesa. (os vertederos de pared delgada se usan #sicamente para determinar el caudal en cualquier momento en una corriente pequea. (os vertederos de pared gruesa se usan principalmente para control de ecendencias, y su evacuaci!n puede ser li#re o controlada. (os vertederos que ahora interesan son los de pared delgada y dentro de estos los ms utilizados son$ rectangular, triangular y trapezoidal, en este caso se tratar el rectangular.Para modelar los vertederos se de#entener en consideraci!n los siguientes aspectos$ Klujo uniforme antes del vertedero, esto supone la superficie del fluido paralela al fondo del canal. 0e cumple la ley de presiones hidrostticas. (os efectos de la viscosidad y la tensi!n superficial se consideran desprecia#les. 2l correcto funcionamiento de un vertedero de pared delgada de#e garantizar que la lmina de agua vertida est siempre apresi!n atmosfrica.ECUACIN DE GASTOPara o#tener la ecuaci!n general del gasto de un vertedero de pared delgada y secci!n geomtrica rectangular, se considera que su cresta est u#icada a una altura J, medida desde la plantilla del canal de alimentaci!n. 2l desnivel entre la superficie inalterada del agua, antes del vertedor yla cresta, es h y la velocidad uniforme de llegada del agua es "o, de tal modo que$0i $ es muy grande, %o& " &g es desprecia#le y ' = h.2l vertedero rectangular tiene como ecuaci!n que representa el perfil de forma, la cual es normalmente conocida, ( =b " &. Donde b es la longitud de la cresta. *l aplicar la ecuaci!n de Bernoulli para una l8nea de corriente entre los puntos / y %, de la figura %, se tieneFigura 10i %o& " &g es desprecia#le, la velocidad en cualquier punto de la secci!n % vale,2l gasto a travs del rea elemental, es entonces$ y efectuando la integraci!n es$ y finalmente(a cual es la ecuaci!n general para calcular el gasto en un vertedero rectangular cuya carga de velocidad de llegada es desprecia#le.2n la deducci!n de las ecuaciones para vertederos de pared delgada en general se han considerado hip!tesis 1nicamente aproimadas, como la omisi!n de la perdida de energ8a que se considera incluida en el coeficiente , pero quiz la ms importante que se ha supuesto, es la que en todos los puntos de la secci!n % las velocidades tienen direcci!n horizontal y con una distri#uci!n para#!lica, efectundose la integraci!n entre los limites / y h. 2sto equivale a que en la secci!n el tirante de#e alcanzar la magnitud h. Por otra parte, al aplicar la ecuaci!n de Bernoulli entre los puntos / y % se ha supuesto una distri#uci!n hidrosttica de presiones. 2sto implica una distri#uci!n uniforme de las velocidades "o y !para todos los puntos de las secciones / y %, respectivamente.(a red de flujo de un vertedero rectangular muestra que las l8neas de corriente so#re la cresta poseen una curvatura que modifica la distri#uci!n de presiones hidrostticas. 2n la figura % se muestran las distri#uciones tanto de presiones como de velocidades. (a red de flujo indica, a su vez, que la lamina vertiente sufre contracciones en su frontera superior e inferior, por lo que eiste una secci!n contra8da U so#re el punto de mima altura alcanzado por la frontera inferior de la lamina vertiente, donde se presentan velocidades cuyas componente horizontales se apartan de la ley para#!lica. 2l coeficiente de gasto representa la relaci!n entre las distri#uciones de velocidades y la par#ola de distri#uci!n hipottica de velocidades, representadas en la figura %. De#e ser de tipo eperimental y pr!imo a /.D/, que corresponde al de un orificio de pared delgada.Cuando el vertedero rectangular se encuentra al centro de un canal, de ancho B mayor que la longitud de cresta # del vertedor +Kigura '-, se producen contracciones laterales semejantes a las de un orificio. Figura &2n la ecuaci!n general para calcular el gasto se utiliza la carga total en lugar de h$2sta ecuaci!n se puede tam#in escri#ir en la forma siguiente$2l parntesis en la ecuaci!n anterior se pude desarrollar en forma aproimada como sigue$Como el rea en la secci!n / es )o & * + h ,$ - resulta que *l resolver las ecuaciones anteriores, resultafinalmente$(o cual muestra que el gasto se puede calcular con la ecuaci!n general siempre que en el coeficiente se incluyan los efectos de b " * y de $.Cuando el ancho del canal de llegada es igual que el de la cresta, es decir que el vertido se efect1a sin contracciones laterales, es suficiente hacer #=B en la 1ltima ecuaci!n o#tenida,para llegar a conclusiones semejantes en el uso de la ecuaci!n general de gasto.2n la ta#a % se presentan las f!rmulas eperimentales ms conocidas para calcular el de la ecuaci!n general, aplica#les avertederos con contracciones laterales o sin ellas, que tienen validez 1nicamente cuando la superficie inferior de la lmina vertiente se ventila correctamente.*dems de respetar los limites de aplicaci!n de las f!rmulas, para o#tener mejores resultados en la medici!n de gastos con vertederos rectangulares se recomienda que la cresta del vertedor sea perfectamente horizontal, con un espesor no mayorde ' mm en #isel y la altura desde el fondo del canal /.4/ m $ ' h. 2l plano del vertedor de#e ser normal al flujo y la cara, aguas arri#a, perfectamente vertical, plana y lisa. 2l vertedor de#er instalarse al centro de un canal recto que tenga una longitud m8nima de diez veces la longitud de cresta del vertedor y un rea de, por lo menos, 7 b h. 0i el vertedor tiene contracciones, la distancia entre los etremosdel vertedor y el costado del canal no de#e ser menor que /.4/ m. 0i no tiene contracciones laterales de#e hacerse una ventilaci!n eficiente de la superficie inferior de la lmina vertiente. 2n cualquier caso, la carga so#re la cresta se de#e medir en un punto a, por lo menos, cuatro veces la carga mima hacia agua arri#a.Cuando el vertedero rectangular sin contracciones laterales tieneuna inclinaci!n con respecto a la horizontal +Kigura 4-, el coeficiente de gasto de la ta#la % de#e multiplicarse por un coeficiente C que depende del ngulo de inclinaci!n y que seg1n Boussinesq, es $2sta ecuaci!n es vlida 1nicamente en el caso de que la lminase encuentre #ien ventilada y presenta mayor inters en el casoque la cresta sea m!vilH como en el caso de una compuerta articulada en el apoyo inferior. %. NS;CFD@CCNWS. D2KNSNCNWS D2 (]S2* PN2TFA^;CNC*.(8nea piezomtrica$ 2s la l8nea imaginaria que resultar8a al unir los puntos hasta los que el l8quido podr8a ascender si se insertasen tu#itos piezomtricos en distintos lugares a lo largo de la tu#er8a ocanal a#ierto. 2s una medida de la presi!n hidrosttica disponi#le en dichos puntos. (a l8nea piezomtrica por su propia definici!n no siempre es decreciente, pudiendo crecer en puntos en los que aumente la presi!n hidrosttica.Para el estudio de una l8nea piezomtrica se llevan a ca#o los clculos hidrulicos que determinan la disposici!n y el dimensionamiento interno de los diferentes elementos y o#ras que componen una 2.D.*.C.2l estudio hidrulico para o#tener la l8nea piezomtrica, se realiza so#re la #ase de formas espec8ficas para cada accidente hidrulico, adoptando mrgenes de seguridad que garanticen el #uen funcionamiento.2l proceso de clculo se de#e #asar 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.;odas las cotas de lmina de agua se epresan normalmente en metros so#re el nivel del mar +m.s.n.m.- y las prdidas de carga, en metros de columna de agua +m.c.a.-._editar`'. CCN;2CNF0 D2 Ca(C@(F.2s muy importante valorar los criterios que se van a utilizar para el clculo de las prdidas de carga$_editar`4#- 7Brdida de car(a en tuber9as#Para el anlisis de la prdida de carga en tu#er8as se usa la epresi!n propuesta por Cole#rooG, universalmente aceptada para el clculo de prdidas de carga en tu#er8as de presi!n por las que circula agua en rgimen de transici!n o tur#ulento. (a dificultad de la determinaci!n de la prdida de carga o#liga al uso de ta#las o #ien a la resoluci!n numrica de dicha ecuaci!n para los valores concretos de rugosidad, velocidad y dimetro de la tu#er8a.(a prdida de carga viene dada por la siguiente epresi!n +prdida de carga unitaria seg1n Darcy-$ $2n donde$j$ prdida de carga +m.c.a.,m-$ coeficiente de prdida de carga adimensional $ dimetro de la tu#er8a +m-" $ velocidad media del fluido en la tu#er8a +m,s-g $ aceleraci!n de la gravedad +m,s'-2l coeficiente de prdida de carga adimensional se o#tiene de la siguiente epresi!n$ 2n donde$? $ rugosidad equivalente +m-n $ viscosidad cinemtica +m',s-Fperando en am#as epresiones se o#tiene la f!rmula de Cole#rooG$Para un caudal y secci!n determinada se o#tiene el valor de la prdida de carga en m.c.a.,m de tu#er8a. 2sta epresi!n se resuelve numricamente para la determinaci!n del valor de j._editar`4#4 7Brdida de car(a en canales#0e suele utilizar la f!rmula de Aanning$ +CFAPCFB*C-siendo$" & "elocidad del agua en m,s. & Cadio hidrulico en m.0 & Pendiente o prdida de carga en m,m.n & Coeficiente de rugosidad +en funci!n del material del canal-.* su vez el radio hidrulico viene dado por la epresi!n$ $2n donde$*& area mojada de la secci!n +m'-P& Per8metro mojado +m-"ariarn su epresi!n seg1n la forma del canal, ya sea rectangular, circular, etc._editar`4#D 7Brdida de car(a en ori"icios@n orificio es una a#ertura efectuada en la pared de un dep!sito, em#alse, tu#er8a o canal de forma que el agua puede escurrir a travs de el. @n orificio es una singularidad en contorno cerrado, o sea una singularidad cuyo per8metro es totalmente mojado.(a epresi!n ms ampliamente aceptada para el clculo de la prdida de carga a travs de un orificio es$2n donde$)$ caudal que atraviesa el orificio +m4,s-0$ secci!n transversal al flujo del orificio +m'-g $ aceleraci!n de la gravedad +m,s'-h$ prdida de carga en el orificio +m.c.a.-?$ constante +valor normal& /,D'-_editar`4#E 7Brdida de car(a en sin(ularidades(a prdida de carga genrica en una singularidad viene dada por la siguiente epresi!n, en donde ? adopta distintos valores seg1n el accidente.$ +K*(;* 2C@*CNWS-2n donde$h $ prdida de carga +m.c.a.-" $ velocidad media del fluido en la tu#er8a +m,s-g $ aceleraci!n de la gravedad +m,s'-? $ coeficiente de la singularidad(os valores de ? para distintas singularidades adoptan valores dentro de los siguientes rangos$Accidente 'Contracci!n #rusca /,53%,52pansi!n #rusca /,53%,%Codos a 65: /,%53/,%9Codos a 9/: /,'D3/,44"lvula de compuerta /,%53/,4"lvula de retenci!n %,53',9Compuerta canal a#ierto /,'3/,4_editar`4#F )riterios de di%ensionado de vertederos#2n la mayor8a de los casos, para este tipo de aplicaciones se disean los vertederos comovertederos li#res, es decir, que la altura de la lmina de agua, aguas a#ajo del mismo es inferior a ',4 de la altura aguas arri#a. 0e restringe este apartado a los tipos de vertederosms com1nmente empleados en plantas depuradoras$ vertedero lineal para la mayor8a de recintos y vertedero circular de dientes +vertedero ;hompson- para recintos de planta circular..editar/2.5.1. Vertedero lineal(a altura de la lmina de agua, aguas arri#a del vertedero viene dada por la epresi!n$ $2n donde$)$ caudal que atraviesa el vertedero +m4,s-m $ coeficiente de caudal del vertedero($ longitud del vertedero +m-g $ aceleraci!n de la gravedad +m,s'-h$ altura de la lmina de agua, aguas arri#a del vertedero +m.c.a.-(a determinaci!n del valor de m es el aspecto ms complicado en el dimensionado del vertedero. Diversos autores han propuesto algunas epresiones anal8ticas que se destacan a continuaci!n$K!rmula de Bazin$ +/,%/geo,ma-b# 7Brdida de car(a en la tuber9a de i%=ulsin , 0(a prdida de carga en una tu#er8a viene dada por la siguiente epresi!n$2n donde el primer trmino representa las prdidas de carga de#idasa la rugosidad de la propia tu#er8a, y el sumatorio las de#idas a los diversos accidentes en la impulsi!n. $($ longitud de la tu#er8a +Gm-i$ prdida de carga en la tu#er8a +m,Gm-?$ coeficiente de uso?i$ coeficiente de prdida de carga de la singularidadv$ velocidad del fluido +m,s-g$ aceleraci!n de la gravedad +m,s'-Con la altura manomtrica mima y el caudal requerido se elige la #om#a._editar`4. 2L2AP(F D2 Ca(C@(F D2 (]S2* PN2TFA^;CNC* D2 @S* 2.D.*.C._editar`D#-# Datos de =artida#Cota fondo arroyo en el punto de vertido$ 657,///Caudales de entrada$Caudal medio$ DD,DM/ m4,hCaudal mimo$ '// m4,hCaudales del proceso$: 7retrata%iento:Caudal mimo +)ma3pret-$ '// m4,h +#om#eado-: Reactor +iol(ico:Caudal mimo total+)ma3#io-$ %%4,44/ m4,hCaudal de recirculaci!n total+)rec-$ %6/,/// m4,h,ud._editar`D#4# 7oAo de (ruesos#(ato" de !artida)Cota rasante tu#er8a de entrada$ 6DD,D//Definici!n del pozo de gruesos$*ltura total 1til del pozo de gruesos$ %,55/ mCota solera pozo de gruesos$ 6D5,/5/Prdida de carga estimada en salida /,/67Cota lmina de agua a la salida del pozo de gruesos$ 6DD,55'_editar`D#D# Ta%iAado de "inos#(ato" de !artida)Caudal mimo de entrada +)ma3pret-$ '// m4,h +#om#eado-;amices rotativos$S: de l8neas principales$ % uds.S: de l8neas auiliares$ % uds.Cota lmina de agua a la entrada del tamiz$ 6DD,55'Des#aste de finos +tamices rotativos-a. Dimensiones del tamiz(ongitud de tamiz$ %'// mmPaso +2-$ 4 mm#. Prdida de cargaPrdida de carga estimada en el tamiz$ /,7// mCota lmina de agua en salida de tamiz$ 6D5,M5'_editar`D#D Desarenado : Desen(rasado#(ato" de !artida)Caudal mimo de entrada +)ma3pret-$ '// m4,h*anale" de de"arenado+de"engra"ado)S: de canales principales$ % uds.S: de canales auiliares$ / uds.Cota lmina de agua a la salida del tamizado$ 6D5,M5'Cesguardo para adecuaci!n$ /,D//Cota lmina de agua a la entrada desarenado$ 6D5,%5'(e"arenado + de"engra"ado)Prdida de carga estimada en recinto /,/5/Cota lmina de agua a la salida del recinto$ 6D5,%/'*,lculo del -ertedero de "alida del (e"arenado+de"engra"adoa. (ien"ionado del -ertedero.(a altura de la lmina de agua en vertederos lineales, viene dada porla siguiente epresi!n$)$ Caudal en vertedero +m4,h-h$ *ltura de la lmina agua, aguas arri#a del vertedero +m-b. (e.inici/n del -ertedero.(ongitud vertedero +(-$ ' m) & )ma3pret$ '// m4,hc. *ltura lmina de agua so#re vertedero.De la epresi!n descrita anteriormente, se o#tiene la altura de la lmina de agua so#re el vertedero$*ltura de la lmina de agua so#re vertedero$ D%,/74 mmCota coronaci!n vertedero$ 6D5,/6%*anal de "alida del de"arenado + de"engra"ado)Cesguardo para evitar sumergencia$ /,% mCota lmina de agua en canal de salida del recinto$ 6D6,96%_editar`D#E# Arueta de re=arto a biol(ico y alivio de eJcesos#(ato" de !artida)Caudal mimo de entrada unitario+)ma3Biol.-$ %%4,44/ m4,hCaudal de recirculaci!n unitario+)rec-$ M/ m4,hCanales de reparto$S: de repartos diseo$ % uds.S: de reparto futuro$ % uds.Cota lmina de agua a la entrada$ 6D6,96%*,lculo del -ertedero de "alida ar0ueta de re!arto)a. (ien"ionado del -ertedero.(a altura de la lmina de agua en vertederos lineales, viene dada porla siguiente epresi!n$)$ Caudal en vertedero +m4,h-h$ *ltura de la lmina agua, aguas arri#a del vertedero +m-b. (e.inici/n del -ertedero.(ongitud vertedero +(-$ /,5// m) & )m3#io$ %%4,44/ m4,hc. Altura l,ina de agua "obre -ertedero.De la epresi!n descrita anteriormente, se o#tiene la altura de la lmina de agua so#re el vertedero$*ltura de la lmina de agua so#re vertedero$ %/5,499 mmCota coronaci!n vertedero$ 6D6,74D0alida arqueta de reparto$Cesguardo para evitar sumergencia$ /,%// mCota lmina de agua en arqueta de salida$ 6D6,M4D*,lculo del -ertedero de ali-io de e1ce"o")a. (ien"ionado del -ertedero.(a altura de la lmina de agua en vertederos lineales, viene dada porla siguiente epresi!n$)$ Caudal en vertedero +m4,h-h$ *ltura de la lmina agua, aguas arri#a del vertedero +m-b. (e.inici/n del -ertedero.(ongitud vertedero +(-$ ',4// m) & )aliviado$ 7D,DM/ m4,hc. Altura l,ina de agua "obre -ertedero.De la epresi!n descrita anteriormente, se o#tiene la altura de la lmina de agua so#re el vertedero$*ltura de la lmina de agua so#re vertedero$ 4%,7DM mmCota coronaci!n vertedero$ 6D6,96%2alida -ertedero ali-io)Cesguardo para evitar sumergenc8a$ /,%// mCota lmina de agua en alivio ecesos$ 6D6,76%_editar`D#F# )oneJin arueta de re=arto : reactor biol(ico#(ato" de !artida)S: de l8neas principales$ %Dimetro interior tu#er8a$ '// mmCaudal ma. unitario +qma-$ %%4,44/ m4,h,ud."elocidad del fluido$ %,//' m,s"iscosidad cinemtica del agua$ / m',sCota inicial lmina de agua$ 6D6,M4D*,lculo de la !3rdida de carga en la tuber4a)a. Trao recto.(ongitud de la tu#er8a$ 'M mCugosidad de la tu#er8a$ /,//% mm +P"C-Coeficiente de uso$ %,%Prdida de cargaP,%KH&0 P,lHs0 v,%Hs0 5,%HQ%0 D1tR,%0%%4,44/ %,67% %,//' 6,''' /,%'5b. Accidente".AccidentenS uds#Contracci!n #rusca % /,5//2pansion #rusca % /,5//Codos a 65: / /,%9/Codos a 9/: ' /,44/"lvula de compuerta / /,4//"lvula de retenci!n / 'Coeficiente total de accidentes$ %,DD/Prdida de carga en accidentes +m-$ /,/75c. 53rdida de carga total en la conducci/n.Prdida de carga en tramo recto$ /,%'5 mPrdida de carga en accidentes$ /,/75 mPrdida de carga total en tu#er8a$ /,'%/ mCota lmina de agua a la salida$Cota lmina de agua a la salida$ 6D6,5'5Cesguardo para adecuaci!n al terreno$ /,%M4 mCota lmina de agua de entrada a reactor #iol!gico$ 6D6,45'_editar`D#?# Reactor biol(ico#(ato" de !artida)S: de l8neas$ %Caudal mimo #iol!gico unitario+)ma3#io-$ %%4,44/ m4,hCaudal de recirculaci!n unitario +)rec-$ %6/ m4,h,l8neaCota lmina de agua en el reactor #iol!gico$ 6D6,45'*,lculo del -ertedero de "alida del reactor biol/gico)a. (ien"ionado del -ertedero.(a altura de la lmina de agua en vertederos lineales, viene dada porla siguiente epresi!n$)$ Caudal en vertedero +m4,h-h$ *ltura de la lmina agua, aguas arri#a del vertedero +m-b. (e.inici/n del -ertedero.(ongitud vertedero +(-$ D m) &)ma3#io P )rec$ '54,44/ m4,h,l8neac. Altura l,ina de agua "obre -ertedero.De la epresi!n descrita anteriormente, se o#tiene la altura de la lmina de agua so#re el vertedero$*ltura de la lmina de agua so#re vertedero$ 46,4M7 mmCota coronaci!n vertedero$ 6D6,4%7*rqueta de salida del reactor #iol!gico$Cesguardo para evitar sumergencia$ /,%// mCota lmina de agua en arqueta de salida$ 6D6,'%7_editar`D#># )oneJin reactor biol(ico : decantadorsecundario#(ato" de !artidaS: de l8neas principales$ %Dimetro interior tu#er8a$ 4// mmCaudal ma. unitario +qma-$ '54,44/ m4,h,ud."elocidad del fluido$ /,99D m,s"iscosidad cinemtica del agua$ / m',sCota inicial lmina de agua$ 6D6,'%7*,lculo de la !3rdida de carga en la tuber4a)a. Trao recto.(ongitud de la tu#er8a$ 9 mCugosidad de la tu#er8a$ /,/65 mm +acero comercial-Coeficiente de uso$ %,%Prdida de cargaP,%KH&0 P,lHs0 v ,%Hs0 5,%HQ%0 D1tR ,%0'54,44/ M/,4D9 /,99D ',MDD /,/'MAccidentenS uds#Contracci!n #rusca % /,52pansion #rusca % /,5Codos a 65: / /,%9Codos a 9/: ' /,44"lvula de compuerta / /,4"lvula de retenci!n / 'b. Accidente". Coeficiente total de accidentes$ %,DD/Prdida de carga en accidentes +m-$ /,/76c. 53rdida de carga total en la conducci/nPrdida de carga en tramo recto$ /,/'M mPrdida de carga en accidentes$ /,/76 mPrdida de carga total en tu#er8a$ /,%%% mCota lmina de agua a la salida$ 6D6,%/M_editar`D#G Decantador secundario#(ato" de !artida)S: de unidades$ %Caudal m. unitario de entrada +)ma3#ioP )rec- '54,44 m4,h,ud.Caudal unitario de salida +)ma3#io- %%4,44/ m4,h,ud.Cota inicial lmina de agua$ 6D6,%/M*,lculo de la !3rdida de carga en la "alida de agua de la torreta central)a. 53rdida de carga.(a prdida de carga en un orificio inundado, atravesado por un caudal ) viene dado por la epresi!n$q$ Caudal que atraviesa el orificio +m4,h,orificio-?$ constante +"alor normal& /,D'-g$ aceleraci!n de la gravedad +m,s-h$ diferencia de cota de la lmina de agua, aguas a#ajo +m-0$ secci!n del hueco +m'-b. (e.inici/n de hueco".n: de huecos$ 6*ltura +h-$ /,5 m*nchura +#-$ /,' m0ecci!n +0-$ /,% m'Caudal unitario +q-$ D4,444 m4,h,huecoc. *,lculo de la !3rdida de carga.Prdida de carga en orificios /,//6Cota lmina de agua en Decantador +Cd-$ 6D6,%/'*,lculo del -ertedero del decantador)a. (ien"ionado del -ertedero.0eg1n ;hompson, la altura de la lmina de agua en vertederos de dientes triangulares de 9/:, viene dada por la siguiente epresi!n$q$ Caudal unitario por diente +m4,h-h$ *ltura de la lmina agua, aguas arri#a del vertedero +m-b. (e.inici/n del -ertedero.n: de dientes$ 6/7,6/M uds.Dimetro del vertedero$ %4 m(ongitud vertedero +(-$ 6/,76% mCaudal unitario +q-$ / m4,sc. Altura l,ina de agua "obre -ertedero.De la epresi!n descrita anteriormente, se o#tiene la altura de la lmina de agua so#re el vertedero$*ltura de lmina de agua so#re vertedero +h-$ /,/'/ mCota coronaci!n vertedero salida de decantaci!n$ 6D6,/74Canal de salida agua clarificada de decantaci!n$Cesguardo para evitar sumergencias$ /,% mCota lmina de agua en canal de salida del recinto$ 6D4,974_editar`D#.# )oneJin decantador secundario: arueta de a(ua tratada#*one1i/n cloraci/n con ar0ueta de agua tratada)(ato" de !artida)S: de l8neas principales$ %Dimetro interior tu#er8a$ '// mmCaudal ma. unitario +qma-$ %%4,44/ m4,h,ud."elocidad del fluido$ %,//' m,s"iscosidad cinemtica del agua$ / m',sCota inicial lmina de agua$ 6D4,974*,lculo de la !3rdida de carga en la tuber4a)a. Trao recto.(ongitud de la tu#er8a$ 5 mCugosidad de la tu#er8a$ /,/65 mm +*cero comercial-Coeficiente de uso$ %,%//Prdida de cargaP ,%KH&0 P ,lHs0 v ,%Hs0 5 ,%HQ%0 D1tR ,%0%%4,44/ 4%,67% %,//' 6,5MD /,/'5b. Accidente".AccidentenS uds#Contracci!n #rusca % /,52pansion #rusca % /,5Codos a 65: / /,%9/Codos a 9/: / /,44/"lvula de compuerta / /,4//"lvula de retenci!n / 'Coeficiente total de accidentes$ %Prdida de carga en accidentes +m-$ /,/5%c. 53rdida de carga total en la conducci/n.Prdida de carga en tramo recto$ /,/'5 mPrdida de carga en accidentes$ /,/5% mPrdida de carga total en tu#er8a$ /,/MD mCota mima lmina de agua en arqueta de agua tratada$ 6D4,9/DCesguardo para adecuaci!n al terreno$ /,/75 mCota lmina de agua en arqueta agua tratada$ 6D4,7'%*,lculo del -ertedero de "alida de ar0ueta de agua tratada)a. (ien"ionado del -ertedero.(a altura de la lmina de agua en vertederos lineales, viene dada porla siguiente epresi!n$)$ Caudal en vertedero +m4,h-h$ *ltura de la lmina agua, aguas arri#a del vertedero +m-b. (e.inici/n del -ertedero.(ongitud vertedero +(-$ %,D// m) & )ma3#io$ %%4,44/ m4,hc. Altura l,ina de agua "obre -ertedero.(a altura de la lmina de agua en vertederos lineales, viene dada porla siguiente epresi!n$*ltura de la lmina de agua so#re vertedero$ 67,54M mmCota coronaci!n vertedero$ 6D4,MM4Cesguardo por adecuaci!n al terreno$ /,7/% mCota lmina de agua a la salida$ 6D',9M'4.%/. "ertido del efluente.*one1i/n ar0ueta de agua tratada+ !o6o 52)(ato" de !artida)S: de l8neas principales$ %Dimetro interior tu#er8a$ '// mmCaudal ma. unitario +qma-$ %%4,44/ m4,h,ud."elocidad del fluido$ %,//' m,s"iscosidad cinemtica del agua$ / m',sCota inicial lmina de agua$ 6D',9M'Clculo de la prdida de carga en la tu#er8a$a. Trao recto.(ongitud de la tu#er8a$ %9 mCugosidad de la tu#er8a$ /,//% mm +P"C-Coeficiente de uso$ %,%Prdida de cargaP,%KH&0 P,lHs0 v,%Hs0 5,%HQ%0 D1tR,%0%%4,44/ 4%,67% %,//' 6,''' /,/77b. Accidente".AccidentenS uds#Contracci!n #rusca % /,52pansion #rusca % /,5Codos a 65: / /,%9/Codos a 9/: / /,44/"lvula de compuerta / /,4"lvula de retenci!n / 'Coeficiente total de accidentes$ %Prdida de carga en accidentes +m-$ /,/5%c. 53rdida de carga total en la conducci/n.Prdida de carga en tramo recto$ /,/77 mPrdida de carga en accidentes$ /,/5% mPrdida de carga total en tu#er8a$ /,%49 mCota lmina de agua en pozo P'$ 6D',744*one1i/n !o6o 52+ !o6o 57)(ato" de !artida)S: de l8neas principales$ %Dimetro interior tu#er8a$ '// mmCaudal ma. unitario +qma-$ %%4,44/ m4,h,ud."elocidad del fluido$ %,//' m,s"iscosidad cinemtica del agua$ / m',sCota inicial lmina de agua$ 6D',744Clculo de la prdida de carga en la tu#er8a$a. Trao recto.(ongitud de la tu#er8a$ %' mCugosidad de la tu#er8a$ /,//% mm +P"C-Coeficiente de uso$ %,%//Prdida de cargaP,%KH&0 P,lHs0 v,%Hs0 5,%HQ%0 D1tR,%0%%4,44/ 4%,67% %,//' 6,''' /,/5Db. Accidente".AccidentenS uds#Contracci!n #rusca % /,5//2pansion #rusca % /,5//Codos a 65: / /,%9/Codos a 9/: / /,44/"lvula de compuerta / /,4"lvula de retenci!n /'Coeficiente total de accidentes$ %Prdida de carga en accidentes +m-$ /,/5%c. 53rdida de carga total en la conducci/n.Prdida de carga en tramo recto$ /,/5D mPrdida de carga en accidentes$ /,/5% mPrdida de carga total en tu#er8a$ /,%/M mCota lmina de agua en pozo P4$ 6D',M'D_editar`D#-/ 7oAo de salida &asta =unto de vertido:(ato" de !artida)S: de l8neas principales$ %Dimetro interior tu#er8a$ 4// mmCaudal ma. +)ma3pret-$ '// m4,h,ud."elocidad del fluido$ /,M7D m,s"iscosidad cinemtica del agua$ / m',sCota lmina de agua en pozo P4$ 6D',M'D*,lculo de la !3rdida de carga en la tuber4a)a. Trao recto.(ongitud de la tu#er8a$ %/ mCugosidad de la tu#er8a$ /,//% mm +P"C-Coeficiente de uso$ %,%//Prdida de cargaP,%KH&0 P,lHs0 v,%Hs0 5,%HQ%0 D1tR,%0'// 55,55D /,M7D %,DMD /,/%7b. Accidente".AccidentenS uds#Contracci!n #rusca % /,5//2pansion #rusca % /,5//Codos a 65: / /,%9/Codos a 9/: / /,44/"lvula de compuerta / /,4//"lvula de retenci!n / 'Coeficiente total de accidentes$ %Prdida de carga en accidentes +m-$ /,/4%c. 53rdida de carga total en la conducci/n.Prdida de carga en tramo recto$ /,/%7 mPrdida de carga en accidentes$ /,/4% mPrdida de carga total en tu#er8a$ /,/5/ mCota lmina de agua a la salida$Cesguardo para adecuaci!n al terreno$ %,4'/ mCota lmina de agua en vertido$ 6D%,45D_editar`D#--# Resu%en de la =ieAo%Btrica# l9nea de a(ua#5o6o de grue"o")Cota lmina de agua en pozo de gruesos$ 6DD,D//Cota solera del pozo de gruesos$ 6D5,/5/Tai6ado de .ino")Cota lmina de agua en entrada a tamiz$ 6DD,55'Cota lmina de agua en salida de tamiz$ 6D5,M5'(e"arenado + (e"engra"ado)Cota lmina de agua en recinto desarenado$ 6D5,%5'Cota coronaci!n del vertedero de salida$ 6D5,/6%Cota lmina de agua en canal de salida del recinto$ 6D6,96%Ar0ueta de re!arto a biol/gico y ali-io de e1ce"o".Cota lmina de agua en arqueta salida a #iol!gico$ 6D6,M4DCota coronaci!n del vertedero de salida a #iol!gico$ 6D6,74DCota lmina de agua en alivio de ecesos$ 6D6,76%8eactor biol/gico.Cota lmina de agua en reactor #iol!gico$ 6D6,45'Cota coronaci!n vertedero de salida del #iol!gico$ 6D6,4%7Cota lmina de agua en arqueta de salida$(ecantador "ecundario.Cota lmina de agua en decantador$ 6D6,%/'Cota coronaci!n vertedero de salida$ 6D6,/74Cota lmina de agua en canal de salida$ 6D4,974Ar0ueta de agua tratada.Cota lmina de agua en arqueta$ 6D4,7'%Cota coronaci!n del vertedero de salida$ 6D4,MM4Cota lmina de agua a la salida$ 6D',9M'Vertido del e.luente.Cota lmina de agua en pozo de salida$ 6D',M'DCota de vertido$ 6D%,45D_editar`6. 2jemplo de clculo de #om#eo.6.%. Definici!n del pozo de #om#eo.Caudal mimo de entrada +)ma-$ M' m4,hS: mimo de l8neas en servicio$ %*ltura mima 1til del pozo de #om#eo +>1til-$ ',5m*ltura m8nima para sumergencia de #om#as +>m8n-$ /,5m*ltura total del pozo de #om#eo$ 4mCota mima lmina de agua en pozo de #om#eo +Cl,m-$ M%,75Cota mima de vertido +Cvertido-$ 9%7Cota solera pozo de #om#eo +Cpozo-$ 7D7,75n la figura % se muestran las distintas cotas en el pozo de #om#eo$ +K*(;*KNE@C*-_editar`E#4# );lculo de la altura %ano%Btrica del bo%beo#(a altura manomtrica del #om#eo se o#tiene mediante la suma de la altura geomtrica y la prdida de carga en la impulsi!n$>m&>geoPD>idonde$>geo$ *ltura geomtricaD>i$ Prdida de carga en la impulsi!na. Altura geo3trica #9geo'Cota mima de vertido$ 9%7 m*ltura geomtrica m8nima +>geo,min-$ 6D,%5 m*ltura geomtrica mima +>geo,ma-$ 67,D5 mb. 53rdida de carga en la tuber4a de i!ul"i/n #(9i')(a prdida de carga en una tu#er8a viene dada por la siguiente epresi!n$2n donde el primer trmino representa las prdidas de carga de#idasa la rugosidad de la propia tu#er8a, y el sumatorio las de#idas a los diversos accidentes en la impulsi!n.($ longitud de la tu#er8a +Gm-i$ prdida de carga en la tu#er8a +m,Gm-?$ coeficiente de uso?i$ coeficiente de prdida de carga de la singularidadv$ velocidad del fluido +m,s-g$ aceleraci!n de la gravedad +m,s'-b.1 (ato" de la i!ul"i/nCaudal unitario a #om#ear$ M' m4,hDimetro interior tu#er8a$ %7/ mm"iscosidad cinemtica del agua$ /,/////%4/' m',sb.1.1 Trao recto(ongitud de la tu#er8a$ M%5 mCugosidad de la tu#er8a$ /,//7 mm +P2*D-Coeficiente de uso$ %,%b.1.2 Accidente"Accidente nS uds#Contracci!n #rusca % /,52pansion #rusca % /,5Codos a 65: 9 /,%9Codos a 9/: 7 /,44"lvula de compuerta % /,4"lvula de retenci!n % 'Compuerta canal a#ierto / /,4Coeficiente total de accidentes$ M,D5Ca(C@(F C@C"*0 D2( 0N0;2A*%P P v 5 1%L%in 1%L%aJ+m=,h- +l,s- +m,s- +m,Gm- +m- +m-/ / / / 6D,%5 67,D59 ',5 /,/97'64M9 /,/M7%5547 6D,'%5'4'5 67,M%5'4'5%7 5 /,%9D67M57 /,'D6/5679 6D,4M'M4'5 67,7M'M4'5'M M,5 /,'96M4%47 /,56%D'69D 6D,D/9757 69,%/97574D %/ /,49'9M5%M /,9/6%6979 6D,9'%4'M' 69,6'%4'M'65 %',5 /,69%'%79D %,46M6M66D 6M,4/47M' 69,7/47M'56 %5 /,5796D'M5 %,7D7DD5M 6M,M55%75D 5/,'55%75DD4 %M,5 /,D7MM/D56 ',6D55//59 67,'M45%95 5/,MM45%95M' '/ /,M7595/46 4,%4D'%4/D 67,75M6769 5%,45M67697% '',5 /,776%96%4 4,7M9455DM 69,5/5964' 5',//5964'9/ '5 /,97'64M9' 6,D94M%'M% 5/,'%M9476 5',M%M9476c. *ur-a" del "i"tea M,1ia y M4nia(as curvas del sistema se o#tienen con los datos de caudales y las alturas manomtricas +mimas y m8nimas-1%L%9n: Curva del sistema con la mima lmina de agua en el pozo de #om#eo, esto es, >geo, m8n.1%L%;J: Curva del sistema con la m8nima lmina de agua en el pozo de #om#eo, esto es, >geo, m.d. *ur-a de la boba "eleccionada0e elige una #om#a que sea capaz de suministrar el caudal mimo M' m4,h a la altura manomtrica mima correspondiente calculada en el apartado c$5%,4D m.2n la ta#la siguiente se indican algunos puntos de la curva caracter8stica de la #om#a seleccionada.*:8VA *A8A*T;8#om#a y >m representa el punto de funcionamiento de la #om#a cuando el pozo de #om#eo alcanza su nivel ms #ajo +>geo,m-. De igual manera, el punto de intersecci!n de las curvas >#om#a y >m8n representa el funcionamiento de la #om#a en el nivel mimo de agua en el pozo +>geo,m8n-. 2ntre estos dos niveles se desplaza el punto de tra#ajo de la #om#a.