INFORME COMPUERTAS
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8/12/2019 INFORME COMPUERTAS
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BONILLA ARBILDO BRYAN PAUL.
CHAVEZ CALDERN EDER.
LPEZ SANTILLAN ISAI ISAAC.
PACHECO GRADOS WYLLY CHRYSTYAM EDUARDO.
PARIMANGO AGREDA EDER FELIPE.
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Ing. Hansel Paz Muro
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Ing. Hansel Paz Muro
INFORME N 001 2014 - I UCV/FIC/EIC
De : Los Alumnos.
Para : Ing. Hansel Paz Muro.
Asunto : CompuertasFecha : Trujillo 30 de Junio del 2014.
Con todo respeto nos presentamos ante Ud. con el objetivo de dar a
conocer el presente informe:
Introduccin a la mecnica de fluidos, ha sido elaborado con el
propsito de conocer los fundamentos bsicos del curso que llevaremos.
Esperando que el informe presentado sirva de motivacin para los
futuros trabajos de investigacin y aprendizaje, el mismo que se ver
enriquecido con vuestras observaciones y aportes.
Atentamente.
LOS ALUMNOS
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Ing. Hansel Paz Muro
DEDICATORIA:
Al Ing. Hansel Paz Muro, quien sembr
en nosotros la inquietud y el amor al
conocimiento, y sobre todo el constante
afn de superacin al estudiante
Vallejiano.
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Ing. Hansel Paz Muro
NDICE:
INTRODUCCIN
Objetivos------------------------------------------------------------------------------- 7
Justificacin--------------------------------------------------------------------------- 8
Marco Terico------------------------------------------------------------------------ 9
Conclusiones--------------------------------------------------------------------------24
Bibliografa y Linkografa ----------------------------------------------------------25
Anexos---------------------------------------------------------------------------------26
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Ing. Hansel Paz Muro
I. INTRODUCCIN
En el siguiente Trabajo de Mecnica de Fluidos hablaremos sobre las
compuertas hidrulicas.
Ellas son dispositivos hidrulicosmecnico destinadas a regular el pasaje de
agua u otro fluido en una tubera, en un canal, presas, esclusas, obras de
derivacin u otra estructura hidrulica. Las compuertas fueron creadas por
europeos pero en nuestro continente los primeros en utilizarlas fueron los
indgenas en Mesoamrica; eran hechas ya sea con meras obstrucciones de
tierra en los canales, sea como compuertas de cabecera y de desage a
manera de puertitas en los canales.
Las aplicaciones que tienen las compuertas son las del control de flujos de
aguas, control de inundaciones, proyectos de irrigacin, crear reservas de
agua, sistemas de drenaje, proyectos de aprovechamiento de suelos, plantas
de tratamiento de agua, incrementar la capacidad de reserva de las presas
entre otras. Entre los diferentes tipos compuertas estn Compuerta tipo anillo,
basculante, cilindro, esclusa, lagarto, rodante, sector, segmento, Stoney,
tambor, tejado, vagn, vicera.
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II. OBJETIVOS
Objetivo General:
Determinar la gran importancia y el uso que tienen los diferentes tipos de
compuertas hidrulicas en la rama de la ingeniera.
Objetivos especficos:
Explicar las mltiples aplicaciones que tienen las compuertas
hidrulicas.
Explicar los diferentes tipos de compuertas hidrulicas que existen.
Mostrar esquemticamente los tipos de compuertas hidrulicas.
Demostrar las ecuaciones de caudal y de coeficientes de gastos.
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Ing. Hansel Paz Muro
I. JUSTIFICACION
Las compuertas hidrulicas tienen un papel muy importante ya que nacen
de una necesidad o un problema, bien sea social, poltico, econmico en
donde su objetivo no es ms que satisfacer necesidades ya que nos brinda
un mejor desarrollo.
En el quehacer de ingenieros sanitarios e ingenieros civiles, incluye diseo
de estructuras hidrulicas que almacenen, contengan y transporten fluidos,
especialmente agua, por ello es necesario conocer todos aquellos
elementos aplicados para relacionar las propiedades de los fluidos quietos
y en movimiento con herramientas analticas que nos permitan dimensionar
adecuadamente dichas estructuras, cuantificar los flujos a travs de ellos y
enfrentar los fenmenos hidrulicos que el transporte de estos genere.
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Ing. Hansel Paz Muro
III. BASE TEORICA
Una compuerta consiste en una placa mvil,plana o curva, que al levantarse permite
medir el caudal que atraviesa un canal,presa, esclusa, obra de derivacin y obrashidrulicas de gran envergadura, a la vezque regula la descarga producida.
Las compuertas son equipos
mecnicos utilizados para el controldel flujo del agua y mantenimiento enlos diferentes proyectos de ingeniera,tales como presas, canales yproyectos de irrigacin. Existendiferentes tipos y pueden tenerdiferentes clasificaciones, segn suforma, funcin y su movimiento.
Las diferentes formas de las compuertas dependen
de su aplicacin, el tipo de compuerta a utilizar
depender principalmente del tamao y forma del
orificio, de la cabeza esttica, del espacio
disponible, del mecanismo de apertura y de las
condiciones particulares de operacin.
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Ing. Hansel Paz Muro
Control deflujos de
aguas
Control de
inundaciones
Proyectos de
irrigacin
Crear
reservas de
agua
Sistemas
de drenaje
Proyectos deaprovechamiento
de suelos
Plantas de
tratamiento de
agua
Incrementar
capacidad de
reserva de las
presas
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Ing. Hansel Paz Muro
Las compuertas se clasifican segn su
uso para obras hidrulicas de gran envergadura, (canales, presas, esclusas,
etctera) y para tuberas.
Los principales tipos de compuertas de gran envergadura son:
COMPUERTA TIPO TEJADO
Es operada utilizando el desnivel de agua creado por stas y no requiere deequipo mecnico para su operacin.
Figura 1.Compuerta
tipo tejado
COMPUERTA BASCULANTE
Puede ser utilizada tanto en la cima del vertedero de una presa o instalada enel fondo de un ro o canal.
Figura 2. Compuerta basculante
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Ing. Hansel Paz Muro
COMPUERTA TIPO CILINDRO
Las compuertas cilndricas se utilizan para descargas en presin, permitiendola colocacin de la seccin de toma a cualquier profundidad, en un embalse.En el mismo pozo se pueden disponer tomas de agua a diversas alturas. Se
acopla fcilmente a una tubera de salida.
Figura 3. Compuerta cilndrica
COMPUERTA TIPO ESCLUSA
Tienen bisagras verticales que se accionan por medios mecnicos o porpistones hidrulicos que permiten el paso de embarcaciones que deben
atravesar una diferencia de niveles pronunciados.
Figura 4. Compuerta tipo esclusa (vista
de planta)
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Ing. Hansel Paz Muro
COMPUERTA TIPO SECTOR
Es una compuerta utilizada en vertederos y presas, es manipulada utilizando eldesnivel de agua creado por stas, no requiere de equipo mecnico para suoperacin.
La necesidad de contar con una cmara donde se abate la compuerta haceque el vertedero no pueda tener la forma adecuada, lo que incrementa elvolumen de hormign del mismo.
Figura 5. Compuerta tipo
sector
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Ing. Hansel Paz Muro
COMPUERTA TIPO STONEY
Son utilizadas para tomas de presin para descargas de fondo o para la tomade una central hidroelctrica.
Figura 6. Compuerta tipoStoney
COMPUERTA TIPO VISERA
Es utilizada en canales navegables. Es accionada por un pistn hidrulico oneumtico.
Figura 7. Compuerta tipo visera
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Ing. Hansel Paz Muro
COMPUERTA PLANA
Son el tipo de compuertas que tienen propiedades hidrulicas cuando estnbien calibradas, y pueden emplearse como medidores de flujo.
Figura 8.Compuertaplana
Las compuertas planas segn su flujo aguas abajo se clasifican en descarga
libre y descarga sumergida.
Figura 9. Compuerta con descarga libre y sumergida
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Ing. Hansel Paz Muro
PRINCIPIOS HIDRAULICOS
Compuertas de fondo
Es una estructura hidrulica que mide la cantidad de flujo que atraviesa unborde biselado en un rea determinada, dicho flujo toca un punto en lacompuerta.
Funcionamiento hidrulico
La red de flujo de la compuerta plana, permite explicar con claridad lacontraccin que experimenta el chorro descargado por la abertura de altura, hasta alcanzar un valor en una distancia, en que las lneas de corriente sevuelven horizontales y tienen por ello una distribucin hidrosttica de presiones.
Debido al fenmeno de contraccin y a la friccin con el piso, se produce una
prdida de carga que influye en el clculo del gasto. Asimismo, la carga conque llega el agua en el canal, aguas arriba de la compuerta, tiene mayorimportancia a medida que la relacin disminuye.
En el canto inferior de la compuerta las lneas de corriente tienden a unirsey esah donde la velocidad adquiere su mximo valor. Debido a la curvatura de laslneas de corriente una gran presin acta sobre la lnea de interseccin del plano de la compuerta, razn por la cual se tiene una velocidad pequea.
Figura 18. Red de flujo para una compuerta plana
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Ing. Hansel Paz Muro
Para obtener la ecuacin que proporcione el caudal, se considerar el casoms general de una compuerta plana, con una inclinacin respecto de lahorizontal y un ancho (ver figura 19). La inclinacin es equivalente a latangente en el punto que toca el flujo en la compuerta radial (ver figura 20), ycon = incluye el caso de la compuerta vertical (ver figura 21).
Figura 19.Compuerta planainclinada
Figura 20. Compuerta radial
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Figura 21. Compuerta plana vertical
En la figura 21, los elementos son:
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Ing. Hansel Paz Muro
Ecuaciones de clculo del caudal
El flujo a travs del orificio formado por el labio inferior de la compuerta
y el fondo del canal puede considerarse bidimensional. Ntese que la
descarga supercrtica bajo la compuerta reduce progresivamente su
profundidad a lo largo de una corta distancia I, aguas abajo, hasta una
seccin en donde la contraccin del chorro es completa, llamada Vena
contracta.
La profundidad del flujo en la vena contracta y2, se relaciona con la
abertura a, por medio del coeficiente de contraccin Cc, as:
(1)Adems, para compuertas planas verticales, se ha comprobado que:
(2)
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Ing. Hansel Paz Muro
Reemplazando (1) en (2), se tiene:
(3)Suponiendo las hiptesis de fluido incompresible, flujo permanente y
uniforme, distribucin hidrosttica de presiones, lejos de la compuerta, y
tensiones cortantes nulas, en paredes y fondo del canal, la ecuacin de
Bernoulli expresa lo siguiente:
(4) (5)Por continuidad:
(6)De donde: (7)Sustituyendo (7) en (5) , se tiene:
[ ] [ ]
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Distribuyendo el binomio y simplificando se tiene:
Sacando raz cuadrada:
(8)Reemplazando y2 = a.Cc en la anterior, se tiene:
(9)Introduciendo el coeficiente de velocidad, Cv, resulta:
(10)
(11)Ahora, reemplazando las ecuaciones (11) en la (6), se tiene:
(12) (13)
(14)
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Ing. Hansel Paz Muro
Introduciendo el coeficiente de descarga, Cd, como:
(15)
Resulta:
(16)De otro lado, a partir de la ecuacin (15), para Cv, se tiene:
(17)Elevando al cuadrado se tiene:
( )
()
( )
() ()
() () ()
(18)
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Ejercicio Aplicativo
Co
m
o
s
e
m
u
e
s
t
r
a
En la figura los tirantes a una distancia pequea, aguas arriba y aguas
abajo, de una compuerta deslizante que descarga agua a un canal
horizontal, son =2.40m.el canal es de seccin rectangular de 3.00mde anchoCalcular:
a) La abertura que debe tener para descargar un gasto de 7 ;b) Con esta misma abertura, calcular los coeficientes gasto y el tirante
de la seccin contrada.
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Ing. Hansel Paz Muro
CONCLUSIONES
Se explic de manera detallada las mltiples aplicaciones que tienen las
compuertas hidrulicas.
Se explic los diferentes tipos de compuertas que existen.
Se mostr esquemticamente los tipos de compuertas hidrulicas.
Se demostraron las ecuaciones de caudal y coeficientes de gastos.
AUTOCRITICA
Al terminar la investigacin acerca de las compuertas hidrulicas, hemospodido determinar la importancia y las aplicaciones que tienen las diferentescompuertas aqu, ya explicadas y representadas en esquemas visuales,adems pudimos concluir que las compuertas son utilizadas mayormente enpresas de gran tamao, las cuales tienen las funcin general de aliviar,mantener o soportar un nivel de agua, dependiendo de la funcin que se quieraponer a cumplir tal compuerta, un ejemplo bastante conocido, son lascompuertas del canal de Panam, las cuales son de vital importancia en laeconoma mundial, ya que debido a estas el tiempo de transporte de cargas enbarcos, se hace ms corto.
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BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA
SOTELO DAVILA, Gilberto. Hidrulica General, Vol1 (1era edicin)Paginas (203239) Orificios y compuertas.
ALONZO VASQUEZ, Andy Williams. Medicion del flujo en compuertas yorificios. Guatemala 2013.
http://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_hidr%C3%A1ulica
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/flujo_compuertas/flujo_compuertas.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_hidr%C3%A1ulicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_hidr%C3%A1ulicahttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/flujo_compuertas/flujo_compuertas.htmlhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/flujo_compuertas/flujo_compuertas.htmlhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/flujo_compuertas/flujo_compuertas.htmlhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/flujo_compuertas/flujo_compuertas.htmlhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/flujo_compuertas/flujo_compuertas.htmlhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/flujo_compuertas/flujo_compuertas.htmlhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/flujo_compuertas/flujo_compuertas.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_hidr%C3%A1ulica -
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ANEXOS
MAQUETA COMPUERTA