Que es un vertedero?

Definición: Cuando la descarga del líquido a superficie libre es efectuada por encima de un muro o una  placa, tendremos  lo que se denomina  un vertedero.
Si la descarga se realiza sobre una placa de arista aguda, el vertedero se llama de pared delgada. Si por el contrario, el contacto entre la pared y la lámina vertiente es más bien toda una superficie, se denomina de pared gruesa.
El punto más bajo de la pared en contacto con la lámina vertiente se conoce como cresta.

Vertedero de lámina delgada.

En un vertedero de cresta delgada  (altura de cresta (w) referida al fondo del canal, nivel de la superficie libre del agua por sobre la cresta en una  zona no perturbada* (h) y velocidad uniforme del agua en esa sección V), el caudal ideal descargado, para todo nivel de la superficie del canal por sobre w, se obtiene al aplicar la ecuación de Bernoulli a una línea de corriente entre dos secciones ubicadas aguas arriba del vertedero.

Este balance se aplica a una situación ideal en que la energía se conserva, la distribución de presiones sobre la cresta del vertedero es siempre presión hidrostática y el flujo no se contrae en dicha sección.

Para obtener el caudal real, se define un coeficiente de gasto (Cd) de manera que multiplicando ese coeficiente de gasto por el caudal ideal se corrijan las discrepancias entre las hipótesis supuestas y las características reales del flujo.

Vertederos de pared delgada con descarga sumergida

Un vertedero con descarga sumergida requiere un análisis más complejo ya que la descarga (que se verá disminuida) pasará a ser función también de la profundidad aguas abajo.

Cálculo de vertederos de lámina delgada

HiCalc calcula automáticamente cualquier parámetro de funcionamiento de un vertedero de lámina delgada conociendo los restantes, para vertederos con descarga libre o sumergida.

Vertedero rectangular

Teniendo en cuenta la geometría particular de este tipo de vertedero en el balance planteado se obtiene la ecuación general de descarga para un vertedero rectangular:
Q = 2/3 * (2*g)^1/2 * Cd * b * h^3/2 con b = ancho del vertedero
Coeficiente de gasto Cd
Para su determinación, se ha utilizado la fórmula experimental de Rehbock, aplicable a vertederos rectangulares de cresta aguda con lámina vertiente ventilada.
Cd = 0.611 + 0.08 * h/w para h/w <= 5
Cd = 1.06 * (1 + w/h) 3/2 para h/w >= 20
En situaciones intermedias se ha realizado una interpolación lineal.

Vertedero Triangular

Análogamente, para este tipo de vertedero se puede obtener la siguiente expresión para el caudal descargado:
Q = 8/15 * (2*g)^1/2 * Cd * tg (q/2) * h^5/2 con q = ángulo en el vértice
Coeficiente de gasto Cd
En este caso se ha utilizado un valor constante, dada la poca variabilidad de éste con los diferentes ángulos.
Vertederos de pared delgada con descarga sumergida
Un vertedero con descarga sumergida requiere un análisis más complejo ya que la descarga (que se verá disminuida) pasará a ser función también de la profundidad aguas abajo.
La ecuación de Villemonte proporciona un método simple para determinar este caudal reducido.
Q = Q1*(1-Sn) 0,385
Donde Q1 es el gasto del mismo vertedero en el supuesto de descarga libre, S es la relación de sumersión (relación de desniveles aguas abajo y arriba); y n el exponente del desnivel h sobre la cresta en la ecuación correspondiente a Q1 (3/2 para vertederos rectangulares, 5/2 para vertederos triangulares).
Los desniveles mencionados deben ser medidos desde la superficie libre (fuera de la zona de disturbios*) hasta la cresta del vertedero.