compuertas

5/19/2018 COmpuertas

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COMPUERTAS

Una compuerta es un mecanismo deregulacin y emergencia, que estndiseadas para la carga mxima;consiste en una placa mvil, plana ocurva, que al levantarse permitegraduar la altura del orifcio que seva descubriendo, a la vez quecontrola la descarga producida.

Las compuertas se utilizan pararegulacin de gastos, conpeculiaridades en su operacin y en

sus partes; por su diseo seclasifcan en dierentes tipos, acontinuacin se mencionan algunasde ellas!

". #ompuertas deslizantes

$n estas compuertas el elemento decierre u obturacin se mueve sobresuperfcies deslizantes que sirven a

la vez como apoyo y sello.%eneralmente se usan enestructuras de canales y en obrasde toma. La &o'a de la compuerta oelemento de obturacin se accionamediante un mecanismo elevador, atrav(s de un vstago o )ec&a con lacual se impulsa la compuerta.

Una variante de este tipo son lasllamadas *agu'a+, la cual consisteen una mampara para cierretemporal o de emergencia encualquier tipo de estructura.

. #ompuertas rodantes

$n este tipo de compuertas elmecanismo de cierre u obturacinse mueve sobre un tren de ruedas&asta el momento preciso decondicin estanca, ya sea que la&o'a quede asentada sobre el marcode apoyo, o que, siguiendo apoyadasobre las ruedas, selle

perimetralmente.

-ara evitar la succin y elacumulamiento de basura, escomn que la placa quedelocalizada en el lado de aguasarriba. /ellos )exibles, agregados ala placa de la compuerta, se apoyansobre placas embebidas al ras, enlas caras de los muros laterales dela estructura.

0l borde inerior de la placa de lacompuerta sobre el cual se apoyacuando cierra completamente se lecoloca una tira de &ule, atornillada,para sello. 1uedan a su posicin desello debido a su peso propio y seizan con cadenas o cables pormedio de gras especiales.%eneralmente son diseadas demanera que se pueda izar uera dela superfcie del agua, &asta una

caseta de operacin, donde se lespuede dar mantenimiento.

$ste tipo de compuerta se utiliza enobras de toma proundas, paracasos de emergencia y de servicio,tambi(n son utilizadas para cierre y


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mantenimiento en conductos deagua a presin.

2. #ompuertas radiales

/u nombre es debido a que tienen laorma de una porcin de cilindro ygiran alrededor de un e'e &orizontal.%eneralmente el agua acta en ellado convexo, aun cuando enocasiones la presin &idrosttica &asido aplicada en el lado cncavo.

$ste tipo de compuertas se usaprincipalmente en vertedores depresas para control, en canales de

irrigacin y en obras de toma.

Consideraciones de fujo en

compuertas

$n los casos en los que aguas aba'odel punto de control 3compuerta deemergencia4, el tirante de agua seagrande por el nivel de agua en elcanal o por las condiciones queimperan en el lec&o de la corriente,las aberturas de control puedenquedar parcial o completamentesumergidas. $n estas condiciones, ladescarga por el control ser lacorrespondiente a la de un orifciosumergido o a la de un tubo corto,calculada con la ecuacin!

Q=cA2gH

5onde!

6 es el caudal que descarga lacompuerta, en m27s

c es el coefciente de descarga paraorifcio sumergido o tubo corto

0 es el rea de la abertura, en m

g es la aceleracin de la gravedad,8.9" m7s

: es la dierencia de niveles del

agua antes y despu(s de lacompuerta, en m

$l )u'o ba'o una compuerta verticalse puede defnir como un problemade un orifcio cuadrado siempre quela altura de la abertura a ba'o lacompuerta sea pequea comparadacon el nivel de energ


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a es la abertura de la compuerta, enm

c es el coefciente de descarga de lacompuerta, adimensional

: es el nivel del agua en la cara deaguas arriba de la compuerta, en m

y es el tirante de la vena contractaque descarga la compuerta, antesdel salto &idrulico, en m

PERDIDAS DE CARGA

Prdida de Carga por Friccin(hf)

Las p(rdidas de carga por riccin sedeben al rozamiento del )uido conlas paredes del conducto. $ntubereisbac&, ecuacin 39."4;cuando el conducto no es deseccin circular, se recomienda usarla ecuacin 39.4 de ?anning y paraconductos circulares donde el radio&idrulico vale 1@57A, usar laecuacin 39.24.

h f=

fLD V2

2g (8.1)

h f=n2LV2

R

4

3

(8.2)

hf=6.35n2V2L

D

4

3

(8.3)

5onde!

& @ p(rdidas de carga por riccinen el conducto, m

@ coefciente de riccin que var


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n @ coefciente de rugosidad de?anning, consultar en manuales ylibros de &idrulica

B @ velocidad del )uido en elconducto, m7s

g @ aceleracin gravitacional, m7s

Prdida de carga en los cambiosde direccin (hb)

/e producen cuando existe uncambio en la circulacin del )u'oentre la entrada a la toma y laseccin de los mecanismos decontrol y se deben a la modifcacin

de velocidades en el )u'o,produciendo zonas de separacin enel lado interior de la curva yaumentos de presin en el exterior,con movimiento espiral que seprolonga en distancias de &asta CDveces el dimetro o la altura delconducto.$l valor de la p(rdida de carga seobtiene mediante la ecuacin 39.A4,usando el coefciente Ec.

Kb=Cc

0

900 (8.4)

5onde!#c @ coefciente obtenido de la Figura9."1 @ radio de la curva, m5 @ dimetro del conducto, m

@ ngulo de la curva, grados 3D4

@ rugosidad absoluta del material delconducto

Prdida de Carga porAmpliacin (hex)

$n el clculo de las p(rdidas porampliacin se utiliza la ecuacin

39.C4, donde el coefciente Eadepende de la brusquedad de laampliacin y para obtener su valorse usa la ecuacin 39.G4 y losvalores de la Habla 9.". La p(rdidade carga m


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menores que las de ampliacin y elcoeiciente Er depende del ngulo Ide contraccin, de acuerdo con la

Habla 9.. $n la determinacin delvalor de p(rdidas se usa la ecuacin39.K4.

Habla 9.

hc=Kr(V22V1

2

2g )(8.7)5onde!&r @ p(rdida de carga porreduccin, mEr @ coefciente de p(rdidas porreduccinB" y B @ velocidades en losdimetros inicial y fnalrespectivamente, m7sg @ aceleracin de la gravedad,m7sI @ ngulo de la reduccin, grados3D4

Prdida de Carga en la Salida(hv2)

Las p(rdidas de carga en la salidason uncin de la carga de velocidady orma de salida; las p(rdidas secalculan con la ecuacin 39.94.#uando la salida es libre, elcoefciente de salida Es es igual auno y si se quiere recobrar parte de

la carga de velocidad se deben usarormas divergentes. /i la salida esa&ogada, se debe tomar en cuentala ecuacin 39.84. $n la tabla 9.2 sepresentan los valores de Es.

hv2=Ks(V2

2g )(8.8)

hv2=Ks((VVc)2

2g )(8.9)

5onde!&s @ p(rdida de carga en la salida,mEs @ coefciente de p(rdida porsalidaB @ velocidad en la seccin antesde la salida, m7sBc @ velocidad en el cuerpo de aguaque a&oga la salida,m7sg @ aceleracin gravitacional, m7s

Habla 9.2

Prdida de Carga por Reillas(h!)

$s importante considerar, en el casode las re'illas que constan desoleras, en las cuales la separacin

entre estas es pequea, las p(rdidasque esta estructura genera. #abemencionar que las p(rdidas porre'illas ueron abordadasanteriormente; se retoman paraintegrar en un slo bloque laecuacin completa de p(rdidas enuna obra de toma y dar algunasrecomendaciones adicionales. 5e laexpresin general de p(rdidasdescrita en este apartado, lap(rdida por re'illa, &t , es!

ht=(SB )4

3senv o

2

2g (8.10)

5onde!&t@ perdida de carga por re'illas,m./@ grueso de las re'as, cm.@separacion entre paoninteriores de la misma, cm.


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@ angulo que orma el plano de

las re'as con la &orizontal.vo@ velocidad del liquido,inmediatamente antes de que entrea la re'as, m7s.

@ coefciente que varia deacuerdo con la orma de re'a ,cuadro 9."

#uadro 9." Balores de

Tipo de Reja

De seccion rectangular .ACon aristas redondeadas ".92

Con el extremo nal

adelga!ado

".G2

De seccion circular ".K8

Perdida de Carga por en!rada(he)

Las p(rdidas de carga en la entradade un conducto son comparables alas p(rdidas que se producen en untubo corto o en un orifcio. /i : esla carga que produce el gasto 6,# el coefciente de descarga y a

el rea, la descarga ser!

Q=Ca (2gH)1

2 (8.11)

M la velocidad podr ser calculadacon!

v=C(2gH)1

2 (8.12)

0&ora bien!

H=(1/C21)(V2/2g)(8.13)

#omo : es la suma de la carga develocidad &v y la p(rdida de cargaocurrida en la entrada &e, laltima ecuacin se puede escribir!

(V2/2g)+he=(1/C21)(V2/2 g)(8.14)

5espe'ando para &e se tiene!

he=(1/C21)(V2/2g)(V2/2g)(8.15)

$ntonces el coefciente de p(rdidaspor entrada Ee, ser!

ke=(1/2C21)

Los coefcientes de descarga 3#4 ylos de p(rdidas 3Ee4, para entradast


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"OCA"I#ACI$% DE "A TOMA E%RE"ACI$% A "OS %I&E"ES DE"

EM'A"SE

5eben estar losufcientemente aba'o del

nivel m

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