La complejidad de los procesos que se cumplen en el
funcionamiento de un vertedero lateral se pone de manifiesto cuando se observa
que existe gran variedad de fórmulas semiempíricas para su dimensionamiento.
Dichas fórmulas difieren unas veces en las variables que consideran y otras en
los fundamentos analíticos en que se basan; el resultado es que muchas de ellas
son difíciles de aplicar sin ser enteramente satisfactorias. El método de
cálculo que se propone es sencillo y se basa en un análisis de la bibliografía
que se indica al final del presente trabajo.
El vertedor lateral es un aliviadero que permite evacuar
aguas excedentes que por diferentes circunstancias pueden ingresar a un canal
de conducción de agua. La escotadura que permite la evacuación de aguas se
ubica en una de las paredes laterales del canal, tal como se puede apreciar a
continuación:
Ecuaciones Teóricas del Vertedor Lateral
Las ecuaciones teóricas del vertedor lateral pueden
deducirse a partir de las asunciones de remanso plano en frente de la
escotadura y dividiendo dicha escotadura en pequeños vertedores de longitud de
cresta diferencial “dx” con carga “h”; para lo cual se aplican las ecuaciones
de escurrimiento válidas para una escotadura rectangular. Se presentan 2 casos
de acuerdo al régimen de flujo en el canal – Flujo subcrítico y flujo
supercrítico.
· Régimen
Tranquilo o Subcrítico
La descarga del vertedero diferencial rectangular de
longitud dx y carga h, es:
· Régimen
Torrencial o Supercrítico
De las relaciones geométricas, se establece que la carga h
sobre la cresta del vertedor para cualquier elemento diferencial, en régimen
supercrítico, está dada por:
Método Analítico de
Domínguez
Un método muy especial es el inventado por el ingeniero
chileno Domínguez, cuyos resultados obtenidos de esta metodología son muy
concordantes con los observados en la práctica del escurrimiento a través de
estos vertedores.
Solución:
El problema del vertedero lateral se resuelve mediante la
aplicación sucesiva de las ecuaciones (i) y (ii), tal como se describe en el
procedimiento que se indica líneas abajo. Pueden presentarse 2 casos:
a) Determinar la
descarga a través del vertedor.
b) Determinación
de la longitud de cresta del vertedor.
a) Determinación
del caudal Q:
i. Dividimos el
umbral en tramos iguales .
ii. Aplicamos la
ecuación (ii) y determinamos el gasto en
el primer tramo de aguas abajo; para lo cual hay que suponer constante la
carga a lo largo de todo el tramo.
b) Determinación
de la longitud del umbral:
DISEÑO DE VERTEDEROS LATERALES:
La longitud (L) del vertedero lateral para funcionamiento
con agua en régimen subcrítico se relaciona con las diferentes variables que
actúan en el proceso mediante una expresión de la siguiente forma:
Método: Di Marchi.
Aplicado generalmente canales rectangulares de baja
pendiente y sección contante, y en casos más generales, por ejemplo en canales
rectangulares o trapezoidales de sección variable, con flujo subcrítico o
supercrítico.
2. Limitaciones.
La aplicación de un método sencillo de cálculo para la solución
de un problema que incluye una gran cantidad de variables debe considerar una
serie de restricciones que faciliten los cálculos sin que la precisión de los
resultados se vea afectada de una manera notable.
Para el caso particular de un vertedero lateral en un canal
rectangular de baja pendiente y sección constante las limitaciones que se
consideran son las siguientes:
