Evaluación experimental de los coeficientes de gastos utilizados en fórmulas de vertederos en diferentes condiciones de operación

Abstract

Cuando se realiza la medición de caudales, es necesario disminuir la incertidumbre tanto como sea posible, ya sea en experimentos de laboratorios como de campo. Varias investigaciones experimentales se han llevado a cabo para estimar los valores de los coeficientes de descarga. En la literatura revisada se encontró una amplia gama de condiciones, existiendo discrepancias en las diferentes fórmulas propuestas por diferentes investigadores. En el presente trabajo de investigación se evaluaron los coeficientes de descarga a napa libre en vertederos de sección rectangular, sin contracciones y de pared delgada, en diferentes condiciones de presión y temperatura, comparándolas con las fórmulas comúnmente utilizadas. Adicionalmente se investigó la influencia de la vegetación en las cercanías del vertedero y desgaste de la cresta del vertedero. La parte experimental se realizó en las instalaciones del Laboratorio Nacional de Hidráulica de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), ubicado a 110 msnm. y el Laboratorio de Hidráulica de la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez (UANCV), ubicado a 3,830 msnm, ambos laboratorios cuentan con un canal de pendiente variable donde se realizaron los ensayos en un rango de caudal de 4.95 l/s a 38.9 l/s. Los resultados obtenidos del trabajo experimental establecen que las variables de presión y temperatura influyen en la determinación del coeficiente de descarga, pero no de manera significativa, siendo este mayor para caudales pequeños.

When discharge measurements are conducted, it is necessary to diminish uncertainty as much as possible either in laboratory experiment or in the field. Several researches have conducted experimental research to estimate values for discharge coefficients. A wide range of conditions was found in the literature review. However discrepancies were found in the different formulae proposed by different researches. This research work evaluated the discharge coefficient used in common formulas of rectangular sharp crested weir without contraction in different pressure and temperature conditions of operation. Additionally, the influence of vegetation in the vicinity of the weirs and wear the crest of the weirs was investigated. The experimental part was conducted at the National Hydraulic Laboratory of the National University of Engineer (UNI), located at 110 meters above sea level) and at the Hydraulics Laboratory of the University Andina Nestor Caceres Velasquez,(UANCV), located at 3,830 meters above sea level, both laboratories have tilting flumes where test were trials conducted in a flow rate of 4.95 l/s to 38.9 l/s. Results derived from this experimental work, show that de pressure and temperature somehow have an influence in the discharge coefficient, although this influence is not significant, being larger for smaller flow.