4 unid iv verted. hidra. agri 2016 unlocked

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ESTE
RECTORADO -ESCUELA SUPERIOR DE EDUCACIÓN CRUCE ITAKYRY-
Ing. AGRONÓMICA HIDRAULICA AGRÍCOLAS 2016
UNIDAD IV VERTEDEROS
CONTENIDO:
4. 1- Vertederos.
4. 2- Vertederos en Pared Delgada.
4. 3- Escurrimiento en Lámina Libre, Formas de Láminas Vertientes.
4. 4- Vertedero en Pared Gruesa.
4. 5- Vertedero Oblicuo o Inclinado.
3. 6- Medición y Cálculo del Caudal.
DESARROLLO
4. 1- VERTEDEROS
Vertedero
El Vertedero Hidráulico o Aliviadero es una estructura hidráulica destinada a permitir el
pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales; siendo el aliviadero
en exclusiva para el desagüe y en algunos casos es utilizado para mediciones.
En una presa se denomina vertedero a la parte de la estructura que permite la
evacuación de las aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio
de agua.
Generalmente se descargan las aguas próximas a la superficie libre del embalse, en
contraposición de la descarga de fondo, la que permite la salida controlada de aguas de los
estratos profundos del embalse
El primero que se ocupó de esta cuestión fue G. Poleni, quien consideró el vertedero
como un gran número de orificios continuos, y de este modo trato de calcular tanto el
vertedero completo con salida al aire libre, como el incompleto o sumergido, en el que
una parte del derrame tiene lugar bajo una lámina de agua (llamado por dicho autor Motus
Mixtus).
Los vertederos son utilizados, intensiva y satisfactoriamente, en la medición del
caudal de pequeños cursos de agua y conductos libres, así como en el control del flujo
en galerías y canales.
Existen diversos tipos según la forma y uso que se haga de ellos, a veces de forma
controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas.
Prof. Ing. ROLF LORENZO STOCKL 1 Tel. 0983-650358 E-mail: rol20102010@hotmail.com

Aliviadero Como Elemento de Presa
Tiene varias finalidades entre las que se destaca:
1- Garantizar la seguridad de la estructura hidráulica, al no permitir la elevación del nivel,
aguas arriba, por encima del nivel máximo.
2- Garantizar un nivel con poca variación en un canal de riego, aguas arriba. Este tipo de
vertedero se llama "pico de pato" por su forma.
“Vertedero Pico de Pato"
3- Constituirse en una parte de una sección de aforo (medir la cantidad de
agua) del río o arroyo.
4- Disipar la energía para que la devolución al cauce natural no produzca daños. Esto se hace
mediante saltos, trampolines o cuencos.
Cuencos
Vertedero Como Elemento de Cana
Los vertederos se usan conjuntamente con las compuertas para mantener un río
navegable o para proveer del nivel necesario a la navegación. En este caso, el vertedero
está construido significativamente más largo que el ancho del río, formando una "U" o
haciendo diagonales, perpendicularmente al paso. Dado que el vertedero es la parte donde el
agua se desborda, un vertedero largo permite pasar una mayor cantidad de agua con un
pequeño incremento en la profundidad de derrame. Esto se hace con el fin de minimizar
las fluctuaciones en el nivel de río aguas arriba.

Los vertederos permiten a los hidrólogos un método simple para medir el caudal en
flujos de agua. Conocida la geometría de la zona alta del vertedero y el nivel del agua sobre
el vertedero, se conoce que el líquido pasa de régimen lento a rápido, y encima del vertedero
de pared gruesa, el agua adopta el calado crítico (profundidad del caudal).
Los vertederos son muy utilizados en ríos para mantener el nivel del agua y ser
aprovechado como lagos, zona de navegación y de esparcimiento. Los molinos hidráulicos
suelen usar presas para subir el nivel del agua y aprovechar el salto para mover las turbinas.
Debido a que un vertedero incrementa el contenido en oxígeno del agua que pasa
sobre la cresta, puede generar un efecto benéfico en la ecología local del río. Una represa
reduce artificialmente la velocidad del agua, lo que puede incrementar los procesos de
sedimentación, aguas arriba; y un incremento de la capacidad de erosión aguas abajo. La
represa donde se sitúa el vertedero, al crear un desnivel, representa una barrera para los
peces migratorios, que no pueden saltar de niveles.
Itaipu
El vertedero tiene la función de descargar toda el agua no utilizada para generación. La
capacidad máxima, de descarga del vertedero es de 62.200 m³/s, 40 veces superior al caudal
promedio de las Cataratas de Iguazú.
Terminología
1- El borde superior se denomina cresta, pared o umbral.
2- Los bordes verticales constituyen las caras del vertedero.
3- La carga del vertedor, H o h, es la altura alcanzada por el
agua, a partir de la cresta del vertedor.
4- Los niveles a ambos lados del vertedor se llaman niveles,
¨aguas arriba¨ y ¨aguas abajo¨, respectivamente.
Debido a la depresión de la lámina vertiente junto al vertedor
la carga H debe ser medida aguas arriba, a una distancia
aproximadamente igual o superior a 5H.

Clasificación de Los Vertederos
Aceptando las más variadas formas y disposiciones, los vertederos presentan los más
diversos comportamientos, siendo muchos los factores que pueden servir de base para su
clasificación, entre estos están:
1- Rectangulares
2- Triangular
3- Trapezoidal de Cipolleti
4- Circular
5- Proporcionales
6- Compuestos
1- Rectangulares:
Para este tipo de vertederos se recomienda que la cresta del vertedero sea
perfectamente horizontal, con un espesor no mayor a 2 mm en bisel y la altura desde el
fondo del canal 0.30m ≤ P (Hd) ≤ 2h.

Influencia de Las Contracciones
Como ya se había mencionado las contracciones ocurren en los vertedores cuyo
ancho es inferior al del canal en que se encuentra instalado.
Francis, concluyo después de muchos experimentos que todo pasa como si en el
vertedor con contracciones el ancho se hubiera reducido, según él, se debe considerar en
la aplicación de la formula en valor corregido para L´.
Para una contracción: L´=L-0.1H
Para dos contracciones: L´=L-0.2H
Las correcciones de Francis también han sido aplicadas a otras expresiones
incluyéndose, entre estas, la propia formula de Bazin.
2- Triangular:
Hacen posible una mayor precisión en la medida de carga correspondiente a
caudales reducidos. Estos vertedores generalmente son construidos en placas metálicas en
la práctica, solamente son empleados los que tienen forma isósceles, siendo más usuales los
de 90o
.
Para medir caudales muy pequeños (menos de 6 litros por segundo), se obtiene
mejor precisión utilizando aliviaderos de pared delgada de sección triangular, pues la presión
varía con la altura, dándose un gran gradiente de velocidad entre la parte inferior del triángulo y
la superior.
Vista de la descarga del canal sobre un vertedero triangular

3- Trapezoidal de Cipolleti:
Cipolleti procuro determinar un vertedor trapezoidal que compense el decrecimiento del
caudal debido a las contracciones. La inclinación de las caras fue establecida de modo que
la descarga a través de las caras fue establecida de modo que la descarga a través de las
paredes triangulares del vertedor corresponda al decrecimiento de la descarga debido a
contracciones laterales, con la ventaja de evitar la corrección en los cálculos. Para estas
condiciones, el talud (Inclinación) resulta 1:4 (1 horizontal para 4 vertical).
El vertedero tipo Cipoletti es trapezoidal. La inclinación de los lados es de
4Vertical/1horizontal (4 unidades en la vertical, dividido por 1 unidad de la horizontal). El
mayor caudal que pasa por la inclinación de los lados del trapecio, compensa la contracción
lateral de los vertederos rectangulares, por lo tanto pueden utilizarse la fórmula y la tabla de
coeficientes correspondiente al vertedero rectangular.
4- Circular:
Se emplean rara vez, ofrecen como ventajas la facilidad de construcción y que no
requieren el nivelamiento de la cresta.

5- Proporcionales:
Son construidos con una forma especial, para el cual varia proporcionalmente a la
altura de lámina liquida (primera potencia de H). Por eso también se denominan Vertedores
de Ecuación Lineal.
Se aplican ventajosamente en algunos casos de control de las condiciones de flujo en
canales, particularmente en canales de sección rectangular, en plantas de tratamiento de aguas
residuales.
Esta clase de vertedero, llamado también Sutro, es aquél cuya forma hace que el gasto
de vertido sea proporcional a la Carga H. Por esta característica de ley de descarga, su interés
descansa en considerarlo en un laboratorio como vertedor de aforo o en canales
pequeños, cuando se desea este tipo de ley para facilitar las mediciones.
6- Compuestos:
Están constituidos por secciones combinadas, como las vistas anteriormente:
1- Rectangulares, 2- Triangular, 3- Trapezoidal de Cipolleti, 4- Circular, 5- Proporcionales
3. 2- VERTEDEROS EN PARED DELGADA
Vertedores de pared delgada:
La descarga se efectúa sobre una placa con perfil de cualquier forma, pero con arista
aguda (Borde Fino, arista viva).
Los vertederos de paredes delgadas son vertederos hidráulicos, generalmente
usados para medir caudales. Para obtener resultados fiables en la medición con el vertedero
de pared delgada es importante que:
1- Tenga la pared de aguas arriba vertical.
2- Esté colocado perpendicularmente a la dirección de la corriente.
3- La cresta del vertedero sea horizontal o, en el caso de que esta sea triangular,
la bisectriz del ángulo esté vertical.

Además, debe cuidarse de mantener la presión atmosférica debajo de la lámina
vertida; el canal aguas arriba debe ser recto y estar desobstruido. La carga h, sobre la
cresta del vertedero debe ser medida a una distancia suficiente, aguas arriba, para no tener
influencia de la curvatura de la superficie líquida en la proximidad del vertedero.
Para mantener la presión del aire, y evitar que este se vea succionado, acercando la
lámina de agua al aliviadero, se instalan sistemas e aireación (generalmente tubos a los lados
por donde entra el aire).
Vertedero de pared delgada (tienen un interés especial para efectuar aforos) (c)
Vertedero de pared gruesa (en presas) (d)
Los vertederos de pared delgada, con cresta en arista viva sirven para medir caudales
con gran precisión; mientras los vertederos de pared gruesa desaguan un caudal mayor y se
emplean como parte de una presa u otra estructura hidráulica para control del nivel.
3. 3- ESCURRIMIENTO EN LÁMINA LIBRE, FORMAS DE LÁMINAS VERTIENTES
Vertedero en Lámina Libre
Cuando el aire atmosférico rodea completa y externamente a la Lámina Vertiente y
esta se despega totalmente de la cara de aguas abajo del vertedero, se dice que este es de
lámina libre.
En el caso de un vertedero rectangular, sin contracciones laterales, esto es,
con longitud de cresta igual al ancho de la plantilla del canal de acceso, el espacio situado
bajo la lámina de agua estará incomunicado con la atmósfera exterior, y el escurrimiento
puede tomar una de las siguientes formas: Lamina libre, se obtiene mediante la instalación
de orificios de ventilación en las paredes del canal.
Formas de Láminas Vertientes
1- Vertederos de Lámina Libre.
2- Vertederos Sumergidos.

Los vertederos podemos dosifícalos de distintas formas: Según las alturas aguas
arriba y aguas abajo respectivamente. Así trataremos vertederos de Lámina Libre y
Vertederos Sumergidos. La diferencia radica en que en los primeros el nivel aguas abajo no
interfiere la descarga mientras que en el segundo parte de lo descarga está inundada.
Vertederos de Lámina Libre
- Vertedero de Lámina Libre: es aquel cuya lámina vertiente toma una forma de caída
natural y además el nivel de aguas abajo es inferior a la abura de la barrera, (a)
SÍ en la zona A no hay acceso de aire el agua
arrastra con su movimiento el aire que se encuentra
debajo de la lámina (aguas abajo del vertedero). Allí se
crea una succión (la presión disminuye debido al
arrastre de aire producido por el agua al verter) y la
lámina vertiente se desplaza hacia la pared del
vertedero (paramento de aguas abajo) aumentando el
caudal venido para la misma carga h, por la mayor
curvatura de filetes, o bien, el caudal se mantiene
constante y h disminuye.
- Vertedero con Lámina Sumergida: es aquel cuya lámina vertiente queda sumergida, es
decir, cuando el nivel de aguas abajo se eleva por encima del límite de la barrera, (b)
Vertederos de Lámina Libre Vertedero con Lámina Sumergida

Vertedero con Lámina Sumergida
3. 4- VERTEDERO EN PARED GRUESA
Vertedores de Pared Gruesa:
Este tipo de vertederos es utilizado principalmente para el control de niveles en los
ríos o canales, pero pueden ser también calibrados y usados como estructuras de
medición de caudal. Son estructuras fuertes que no son dañadas fácilmente y pueden manejar
grandes caudales. El Espesor de la Cresta debe ser: e>0.66H, es suficientemente gruesa para
que en la vena adherente se establezca el paralelismo de los filetes.
Algunos tipos de vertederos de borde ancho son:
Tipos de Vertederos de Borde Ancho
El vertedero horizontal de bordes redondeados y el triangular, pueden utilizarse para
un amplio rango de descarga y operan eficazmente aún con flujo con carga de sedimentos.
El vertedero rectangular es un buen elemento de investigación para medición del flujo de
agua libre de sedimentos. Es fácil de construir, pero su rango de descarga es más
restringido que el de otros tipos.
Vertedero triangular con paramento de aguas arriba vertical

Vertedero triangular con paramento de aguas arriba vertical
3. 5- VERTEDERO OBLICUO O INCLINADO
Los vertederos se usan conjuntamente con las compuertas para mantener un río
navegable o para proveer del nivel necesario a la navegación. En este caso, el vertedero
está construido significativamente más largo que el ancho del río, formando diagonales,
perpendicularmente al paso. Dado que el vertedero es la parte donde el agua se desborda, un
vertedero largo permite pasar una mayor cantidad de agua con un pequeño incremento
en la profundidad de derrame. Esto se hace con el fin de minimizar las fluctuaciones en el
nivel de río aguas arriba.
a) Vertedero normal; b) Vertedero inclinado; c) Vertedero quebrado; d) Vertedero curvilíneo
En el Canal de la Piracema de Itaipu se encuentran todos estos Vertederos en forma
Compuesta
El Canal de la Piracema

La represa de Itaipu ya no representa un obstáculo infranqueable a la migración de
los peces en el río Paraná. Desde diciembre de 2002, un canal artificial materializa la
unión entre el embalse de Itaipu y el cauce del río Paraná, aguas abajo de la descarga de
la central hidroeléctrica.
Con 10 km de extensión, el Canal de la Piracema permite que a fines de la primavera los
peces migratorios remonten al canal para alcanzar a sus áreas de reproducción arriba de la
represa, y que en el período de otoño e invierno realicen la migración trófica en el sentido
contrario hacia las áreas de alimentación. Esta comunicación es fundamental para la
conservación de la biodiversidad.
El Canal de la Piracema aprovecha un tramo del lecho del río Bellavista para vencer al
desnivel medio de 120 metros existente entre el río Paraná y la superficie del embalse. La
desembocadura del río Bellavista se halla a 2,5 km más abajo de la represa.
Los trechos correntosos del canal son intercalados por lagunas para propiciar un
remanso para los peces que ascienden en dirección al embalse. Dentro de las lagunas, las
especies (migratorias o no) pueden eventualmente alimentarse y descansar.
La construcción del Canal de la Piracema fue precedida por un estudio denominado "La
ictiofauna en el río Bella Vista", que sirvió para evaluar si el canal tendría condiciones de
permitir el paso de las especies migratorias del río Paraná.
La Itaipu estudia la migración de peces en el río Paraná en sociedad con el Grupo de
Investigaciones en Recursos Pesqueros y Limnología de la Unioeste (Gerpel), la central
hidroeléctrica binacional de Yaciretá (Paraguay y Argentina), y la central de Puerto Primavera
(en la divisa de São Paulo y Mato Grosso do Sul).
Esta acción conjunta permite acompañar a la dispersión de las especies a lo largo de
1.000 km en el río Paraná y sus afluentes, lo que proporciona informaciones sobre el ciclo
migratorio y auxilia la implementación de medidas de reducción de impactos ambientales.

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