Orificios y vertederos es la geoapp gratuita de GeoStru para la hidráulica de los orificios bajo carga (pared delgada libre o sumergido, pared gruesa, orificio grande rectangular, compuerta plana) y de los vertederos (Bazin, Rehbock, SIA, Francis con contracción, Cipolletti, Thomson triangular, cresta ancha), con el anegamiento aguas abajo. Para cada caso eliges qué obtener: el caudal a partir de la geometría y la carga, la carga necesaria para un caudal, o la dimensión (anchura, diámetro, abertura) para un caudal y una carga dados. Compara varios casos, traza la curva de gasto y genera el informe en PDF. Funciona en el navegador, sin instalación, también en el teléfono, y los datos no salen del ordenador.
Qué son los orificios y los vertederos
Son las dos formas en que el agua sale de un depósito, de una balsa o de un canal a través de una abertura. El orificio bajo carga es un hueco por debajo de la superficie libre (el desagüe de fondo de una balsa, la boca de un partidor, la abertura bajo una compuerta): el agua sale con la velocidad que le da la carga, es decir la altura de agua sobre el hueco, y el caudal crece con la raíz cuadrada de la carga. El vertedero es en cambio un umbral por encima del cual el agua rebosa (un aliviadero, un azud, una placa en un canal de medida): el caudal crece con la carga sobre el umbral elevada a 1,5 (2,5 en el triangular). Todas las fórmulas llevan un coeficiente obtenido de experiencias (μ, Cd, Cc) que tiene en cuenta la contracción de la vena y los rozamientos, y cada una vale en un rango de cargas y dimensiones: por eso existen varias fórmulas para el mismo vertedero rectangular (Bazin, Rehbock, SIA) y la aplicación avisa cuando los datos salen del campo experimental. Cuando el nivel aguas abajo sube por encima del hueco o del umbral el flujo está anegado y el caudal disminuye.
Qué hace
- Casos (hasta 8): cada uno con el tipo, la incógnita y los campos del tipo, que cambian solos; la incógnita elegida desaparece de los campos y aparece el caudal a obtener. Se recalcula a cada tecla, Duplicar crea al instante la variante.
- Orificios: pared delgada libre Q = μ·A·√(2gh); sumergido con h₁ − h₂; pared gruesa (tubo corto, μ 0,82, con control del espesor); orificio grande rectangular con la fórmula integrada; compuerta plana con flujo libre o anegado y vena contraída Cc·a. Forma circular o rectangular.
- Vertederos: Bazin, Rehbock y SIA (rectangulares de pared delgada, con la altura del umbral), Francis con 0/1/2 contracciones laterales, Cipolletti (trapecio 1:4), Thomson (triangular, ángulo y Cd a elegir: 1,40·h^2,5 a 90°), cresta ancha con control de H/L. Anegamiento de Villemonte para todos, dado el nivel aguas abajo sobre el umbral.
- Campos de validez: cada fórmula avisa cuando los datos salen de su campo experimental (Bazin 0,08-0,70 m, Rehbock h/p ≤ 1, Thomson 0,05-0,38 m, Cipolletti h ≤ b/3, cresta ancha 0,08 ≤ H/L ≤ 0,33, orificio pequeño con carga baja, compuerta fuera del agua, vertedero ahogado…).
- Resultados: croquis con las cotas del caso (sección para orificios y vertederos rectangulares, vista frontal para Francis, Cipolletti y Thomson), caudal en m³/s y l/s, coeficiente usado, velocidad, régimen, fórmula; tabla de comparación entre casos.
- Curva de gasto: el caudal al variar la carga con geometría fija, con gráfico y tabla, para leer el caudal en servicio a partir del nivel medido; se exporta en CSV para Excel.
- Informe / PDF: encabezado con título, profesional y fecha, línea resumen de cada caso, croquis, resultados, comparación, curva de gasto y párrafo Método con todas las fórmulas. Se imprime o se guarda en PDF desde el navegador.
- Guardar / Abrir: el trabajo se guarda en un archivo
.jsoncon el nombre que elijas y se vuelve a abrir; queda también en el navegador entre sesiones.
Cómo se usa
- Escribe el título y el profesional (van al informe).
- En cada caso elige el tipo en la lista (orificios arriba, vertederos abajo) y con Obtener la incógnita: caudal, carga o dimensión. Para carga y dimensión aparece el campo Caudal Q a obtener.
- Rellena los campos: en los orificios la carga es sobre el centro de la abertura (sobre el borde superior en el orificio grande, desde el fondo en la compuerta); en los vertederos la carga es sobre el umbral, p es la altura del umbral desde el fondo y h₂ el nivel aguas abajo sobre el umbral (0 = libre). Los coeficientes ya llevan el valor recomendado y se pueden cambiar.
- Lee el resultado junto al croquis, revisa los avisos sobre el campo de validez, compara los casos, exporta la curva de gasto, imprime el informe.
Curva de gasto y comparación
Para el caso elegido la curva de gasto da el caudal para una serie de cargas hasta una vez y media la del caso, con el punto del caso resaltado. Es la tabla que se pone en el informe de un partidor o de un vertedero de aforo, y con la que se lee el caudal a partir del nivel en la escala limnimétrica. La tabla de comparación alinea todos los casos con caudal, carga, geometría, coeficiente y régimen.
El informe
Con Informe / PDF la página se convierte en el documento: encabezado, línea resumen de cada caso con todos los datos, croquis, resultados, comparación, curva de gasto y el párrafo Método con las fórmulas, listo para adjuntar al proyecto.
En el teléfono
La página se adapta a las pantallas pequeñas: campos en una columna, croquis y gráficos a todo el ancho. Cómoda en campo, para estimar el caudal de un vertedero a partir de la carga medida.
Método
Orificios. Orificio pequeño de pared delgada Q = μ·A·√(2gh), h sobre el centro, μ ≈ 0,61; orificio sumergido Q = μ·A·√(2g(h₁ − h₂)); pared gruesa (tubo corto, espesor 2-3 veces la abertura) μ ≈ 0,82 por la readherencia de la vena; orificio grande rectangular Q = ⅔·μ·b·√(2g)·[(h+a)^1,5 − h^1,5] con h sobre el borde superior; compuerta plana Q = Cc·a·b·√(2g(h₁ − Cc·a)) con flujo libre, Q = Cc·a·b·√(2g(h₁ − h₂)) si está anegada (h₂ > Cc·a), Cc ≈ 0,61.
Vertederos. Bazin Q = μ·b·h·√(2gh) con μ = (0,405 + 0,003/h)·[1 + 0,55·(h/(h+p))²]; Rehbock Q = ⅔·Cd·b·√(2g)·hₑ^1,5, Cd = 0,602 + 0,083·h/p, hₑ = h + 0,0011 m; SIA Q = ⅔·μ·b·√(2g)·h^1,5, μ = 0,615·[1 + 1/(1000h + 1,6)]·[1 + 0,5·(h/(h+p))²]; Francis Q = 1,838·(b − 0,1·n·h)·h^1,5; Cipolletti Q = 1,86·b·h^1,5; Thomson Q = 8/15·Cd·tan(θ/2)·√(2g)·h^2,5 (1,40·h^2,5 a 90° con Cd = 0,593); cresta ancha Q = Cd·(⅔)^1,5·√g·b·H^1,5 = 1,705·Cd·b·H^1,5 con flujo crítico sobre el umbral (Cd 0,85-1,0). Vertedero anegado: reducción de Villemonte Qₛ = Q·[1 − (h₂/h)^k]^0,385 con k = 1,5 (2,5 en el triangular). Los problemas inversos (carga o dimensión para un caudal dado) se resuelven por bisección, porque el caudal crece con la carga y con la dimensión.
Aplicaciones relacionadas
Hietogramas de proyecto · Invarianza hidráulica · Flujo uniforme · Pérdidas de carga en tuberías a presión · Dimensionamiento hidráulico de cunetas
Referencias
GeoStru Orificios y vertederos — versión 1.0.1 del 15 de septiembre de 2026. Bazin H. (1898), Expériences nouvelles sur l’écoulement en déversoir; Rehbock T. (1929), Wassermessung mit scharfkantigen Überfallwehren; Villemonte J.R. (1947), Submerged-weir discharge studies, Engineering News-Record; Bos M.G. (1989), Discharge measurement structures, ILRI. Aplicación gratuita; el cálculo se hace en el navegador y no se envía ningún dato al servidor. La interfaz está en italiano.
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