FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE MECÁNICA ELÉCTRICA

MECÁNICA DE FLUIDOS

TEMA:

DISEÑO DE UNA COMPUERTA TIPO TAINTOR PARA REGULACION DE CAUDAL

AUTORES:

FLOREZ ANTICONA, IVAN ELIZABETHGUEVARA ROMERO, ALFONSO JHAVIER.

ASESOR: Ms. Ing. Julca Verástegui, Luis Alberto

TRUJILLO - PERÚ

2014

Resumen I. Generalidades:

1.1. Introducción. Importancia y/o Justificación.

1.2. Objetivos del proyecto:

a) Diseñar una compuerta con las respectivas dimensiones dadas por el docente, considerando material, estructuras metálicas y otros accesorios.

b) Calcular el peso y centro de gravedad de la compuerta.c) Calcular las fuerzas horizontal y vertical del agua sobre la compuerta y sus

líneas de acción y el punto sobre la compuerta que intersecta la fuerza resultante.

d) Calcular el torque necesario “T” en la articulación de la compuerta si es que se accionaría por un motor para abrirla.

e) Calcular la fuerza necesaria F en el extremo superior si es que se tuviera que izar la compuerta con cables para abrirla.

f) Evaluarlos resultados de los ítems c y d para varias alturas del nivel de agua.

II. Desarrollo de la solución del problema

2.1. Observaciones y/o hipótesis:Hipótesis:

Densidad constante Fluido estático: a⃗=0 ρH 2O ,10C ,1atm=999.77Kg /m

3

g=9.80665m /s2

2.2. Descripción procedimental:

Esquema grafico de la compuerta, para un ancho de 20 metros.

a) Calculo de las fuerzas horizontal y vertical del agua sobre la compuerta y sus líneas de acción y el punto sobre la compuerta que intersecta la fuerza resultante.

Calculando el volumen y peso del agua que actúa en la compuerta:

V=20(1.755 x45+ 64∗0.68062

−6.2449∗52

)

V=1702.895m3

P=Fv=999.77∗9.80665∗1702.895

P=Fv=16.695854MN

Calculando la fuerza horizontal y sus coordenadas:hc=45+2,5=47.5

Fh=999.77 x 9.80665 x20 x 47.5

Fh=9.31417MN

F R=19.1181MN

Hp=47.5+ 2.52

12 x 47.5m

Hp=47.5109m

b) Calculo del peso y centro de masa de la compuerta.

Por el poco tiempo requerido se estimó utilizar un software para el cálculo de la masa y el centro de masa de la compuerta

peso=270198.55 x 9.80665 Npeso=2.649M N

Centro de masa:

c) Calculo de la fuerza necesaria F en el extremo superior si es que se tuviera que izar la compuerta con cables para abrirla y del troque respecto al eje.

∑Mo=2.649 x 6.63−Fx8−16.6958 x7.5957+9.31 x2.51=0F=−10.72MN

F=10.72MN haciaabaj o

La compuerta posee sistemas hidráulicos donde cada uno soporta una fuerza de 2.682 MN

Y el torque necesario: T=F .d=−10.72 x 8MN m

T=F .d=−85.82MN m

T=F .d=10.72 x8MN m

III. Resultados del análisis y simulación:

Información de modelo

Nombre del modelo: ensamble de tablero y brazos

SólidosNombre de documento y

referencia Tratado como Propiedades volumétricas Fecha de modificación

Sólido

Masa: 270198.55 kgVolumen:34.533 m^3

Densidad:8000 kg/m^3Peso:2.70738e+006 N

May 02 02:59:49 2014

UnidadesSistema de unidades: Métrico (MKS)Longitud/Desplazamiento mmTemperatura KelvinVelocidad angular Rad/segPresión/Tensión N/m^2

Propiedades de materialReferencia de modelo Propiedades Componentes

Nombre: AISI 304Tipo de modelo: Isotrópico elástico lineal

Límite elástico: 2.06807e+008 N/m^2Límite de tracción: 5.17017e+008 N/m^2

Módulo elástico: 1.9e+011 N/m^2Coeficiente de Poisson: 0.29

Densidad: 8000 kg/m^3Módulo cortante: 7.5e+010 N/m^2

Coeficiente de dilatación térmica:

1.8e-005 /Kelvin

Tablero y brazos

Datos de curva:N/A

Cargas y sujecionesNombre de

sujeción Imagen de sujeción Detalles de sujeción

Fijo-1

Entidades: 4 cara(s)Tipo: Geometría fija

Fuerzas resultantesComponentes X Y Z Resultante

Fuerza de reacción(N) -1.45855e+007 -5.11853e+006 74.8125 1.54576e+007Momento de reacción(N-m) 0 0 0 0

Nombre de carga Cargar imagen Detalles de carga

Presión-1

Entidades: 1 cara(s)Tipo: Normal a cara seleccionada

Valor: 144037Unidades: N/m^2

Fuerzas resultantes

Fuerzas de reacciónConjunto de selecciones Unidades Suma X Suma Y Suma Z Resultante

Todo el modelo N -1.45855e+007 -5.11853e+006 74.8125 1.54576e+007

Momentos de reacciónConjunto de selecciones Unidades Suma X Suma Y Suma Z Resultante

Todo el modelo N-m 0 0 0 0

Resultados del estudio

Nombre Tipo Mín. Máx.Tensiones1 VON: Tensión de von Mises 106365 N/m^2

Nodo: 235741.03918e+008 N/m^2Nodo: 82790

completo-Estudio 2-Tensiones-Tensiones1

Nombre Tipo Mín. Máx.Desplazamientos1 URES: Desplazamiento resultante 0 mm

Nodo: 228.63344 mmNodo: 6887

Nombre Tipo Mín. Máx.

completo-Estudio 2-Desplazamientos-Desplazamientos1

Nombre Tipo Mín. Máx.Deformaciones unitarias1 ESTRN: Deformación unitaria

equivalente4.8211e-007Elemento: 25691

0.000358738Elemento: 18595

Nombre Tipo Mín. Máx.

completo-Estudio 2-Deformaciones unitarias-Deformaciones unitarias1

Nombre TipoDesplazamientos1{1} Forma deformada

Nombre Tipocompleto-Estudio 2-Desplazamientos-Desplazamientos1{1}

Nombre Tipo Mín. Máx.Factor de seguridad1 Automático 1.9901

Nodo: 827901944.32Nodo: 23574

Nombre Tipo Mín. Máx.completo-Estudio 2-Factor de seguridad-Factor de seguridad1

Nombre Tipo Mín. Máx.Factor de seguridad2 Automático 1.9901

Nodo: 827901944.32Nodo: 23574

completo-Estudio 2-Factor de seguridad-Factor de seguridad2

IV. Discusión de Resultados:

V. Conclusiones y Sugerencias.

Se concluye que la estructura no falla, por que posee un factor de seguridad de 1.9VI. Bibliografía.