El documento aborda el diseño y funcionamiento de vertederos, estructuras hidráulicas que facilitan el drenaje controlado del agua en escurrimientos superficiales. Se describen diferentes tipos de vertederos, sus partes, requisitos de instalación, y se presentan ecuaciones para el cálculo de flujos y descargas según su geometría. Además, se discuten métodos para la calibración de vertederos, incluyendo la determinación de coeficientes y constantes necesarios para su eficiencia operativa.

1. Estudio y patronamiento de
vertederos
Ing. Yarly Enith Mosquera Torres

2. Definición
Estructura hidráulica de diferente
geometría destinada a permitir
el paso libre o controlado del
agua en los escurrimientos
superficiales.
Según Balloffet es una abertura o
escotadura de contorno abierto
practicada en la pared de un
depósito, o en una barrera
colocada en un canal, por la
cual escurre o rebosa el
líquido contenido en el
depósito.
Muro o barrera que se interpone
al flujo, causando sobre
elevación del nivel aguas
arriba y disminución aguas
abajo

3. Vertedero triangular

4. Vertedero trapezoidal

5. FUNCIONES Y DESCARGAS
FUNCIONES
 Controlar la seguridad de
la estructura
 Evacuación de agua
 Controlar niveles
 Medir y regular Q
DESCARGA
Las descargas pueden
conducirse:
 Directamente a un canal
de descarga abierto
 A un conducto cerrado.
 A un túnel inclinado.

6. PARTES DEL VERTEDERO
Canal de llegada: captación del agua
Estructura de control: cresta, orificio
Canal de descarga: conducción
Estructura terminal: descarga final

7. Requisitos generales de instalación de
vertederos
 El vertedero deberá ubicarse en canales de sección uniforme y
alineamiento recto aguas arriba.
 El plano del vertedero debe ser normal al flujo y la cresta aguas
arriba, perfectamente vertical, plana, lisa y nivelada.
 La lectura de la carga h sobre la cresta se mide con una regla
graduada o limnímetro ubicado por lo menos a una distancia 4
veces la carga máxima hacia aguas arriba. (L>4h).
 Para asegurar su funcionamiento con descarga libre, debe
instalarse un dispositivo de ventilación que comunique la carga
aguas abajo del vertedero con la atmósfera.
 Si la instalación del vertedero es permanente, como en el caso del
C.P.V., debe dejarse un dispositivo de drenaje.

8. Líneas de corriente

9. Flujo de vertederos
Vertedero
Napa
vertiente
F.R.V.
F.R.V.
A
P
H
B A
g
u
a
sm
u
e
rta
s
V
2g
2
Vc
P
H
V
2g
2
hv =
Abertura
4H
P: umbral
H: carga
L: longitud del vertedero
B: ancho del canal
: velocidad de aproximación
Vc

10. Descarga de un vertedero
Lamina libre: se
presenta cuando el
aire atmosférico
rodea externa y
completamente a la
lámina vertiente y
esta se despega
totalmente de la cara
de aguas abajo del
vertedero.
H
P
Lámina libre
Q

11. Descarga de un vertedero
Lamina abatida:
Cuando la ventilación
es insuficiente, lo cual
permite el
enrarecimiento del
aire situado debajo de
la lámina,
disminuyendo su
presión y tiende a
adherirse al
vertedero.
H
P
Aire

12. Descarga de un vertedero
Lamina adherente: La
ventilación por debajo de
la lámina es nula
Lámina ahogada
superiormente: Se
presenta cuando el
resalto se acerca al
vertedero cubriendo el
pie de la lámina vertiente,
al atenuarse la rápida por
la disminución de la
carga.
H
P
P P´
P´ P

13. Clasificación de los vertederos
según la geometría
H
D
θ
2
θ
2
H
b
2
H

14. Clasificación de los vertederos
según el espesor de la pared
P
H
V
2g
2
V
2g
2
H =
y = yc
b
P
H
Q
espesor
delapared
H

15. Clasificación de los vertederos
Según la altura de la lamina vertiente
De descarga libre De descarga ahogada o
sumergida
H
P
Lámina libre
Q
H
h

16. Clasificación de los vertederos
Según el Angulo de inclinación

17. Clasificación de los vertederos
Según la localización en relación a la estructura principal
Frontales o normales
Laterales o aliviaderos
Tulipa o fuera de la presa
Oblicuos

18. Clasificación de los vertederos
según la longitud de la cresta
Con 2 contracciones
laterales
Sin contracciones
laterales
L
B
P
H
Vertedero
B
P
H
Vertedero
B
L
P
H
Vertedero
Con 1 contracción
laterales

19. Clasificación de los vertederos
otros tipos

20. MODELO MATEMATICO
Q=KHm
Q = caudal
H = carga sobre vertedero
K, m =constantes del vertedero
H vs Q

21. Ecuación de patronamiento
vertedero rectangular
Donde:
n: número de
contracciones
L: longitud total del
vertedero
Cd: coeficiente de
descarga
g: gravedad
Una relación empírica de amplia
aceptación para el Cd, según
Rehbok

22. Ecuación de patronamiento
vertedero triangular
Angulo Cd
15° 0.52 - 0.75
30° 0,59 - 0.72
45° 0.59 - 0.69
60° 0.50 - 0.54
90° 0.50 - 0.60

23. Ecuación de patronamiento
vertedero trapezoidal

24. Ecuación de patronamiento
vertedero semicircular
D: 0.20m - 0.30m
h/D: 0.075m – 1.0m
D se expresa en
decímetros y Q se
obtiene en lt/seg. En
esta formula
depende de la
relación h/D dada por
la siguiente tabla
(Sotelo 1982)

25. Ecuación de patronamiento
vertedero semicircular
h/D h/D
0.05 0.0272 0.55 2.8205
0.10 0.1072 0.60 3.2939
0.15 0.2380 0.65 3.7900
0.20 0.4173 0.70 4.3047
0.25 0.6428 0.75 4.8336
0.30 0.9119 0.80 5.3718
0.35 1.2223 0.85 5.9133
0.40 1.5713 0.90 6.4511
0.45 1.9559 0.95 6.9756
0.50 2.3734 1.00 7.4705

26. Calibración de vertederos
(TRIANGULAR)
1. M. MÍNIMOS CUADRADOS
1.1 Obtener tiempos promedio
1.2 Calcular caudal real
Qreal = Vol/t
1.3. Calcular constantes k y m
Yi = Ln Qi
Xi = Ln Hi
K = ea
1.4 Definir ec. de patronamiento
1.5 Calcular Q experimentales
1.6 Calcular
2. M. TEÓRICO PRÁCTICO
2.1 Calculo del Cd unitario
2.2 Calculo del cd promedio
2.3 Calculo de K
2.4 m = 2.5
2.5 Definir ec. Patronamiento
Q = KH2.5
Graficar curvas de patronamiento
3. M. GRAFICO
 2
2
2
*
*


  




X
X
n
XY
X
X
Y
a
 2
2
*
*


 




X
X
n
Y
X
XY
n
m







2
*
*
2
8
15

tg
g
K
Cd
2
5
*
2
*
*
2
8
15
H
tg
g
Q
Cd real















2
*
*
2
*
15
8 
tg
g
Cd
K

27. Gráfica
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1 2 3 4 5 6